Angew：稳定无杂原子的微孔阴离子交换膜促进快速OH-/H2O传质
学术
2024-12-11 10:29
福建
阴离子交换膜（AEMs）中高效的OH传导对于碱性环境中可持续电化学技术的进步和工业化至关重要，包括水电解、燃料电池和二氧化碳电还原。有鉴于此，清华大学王保国教授、Ziang Xu等设计了一类新型的刚性且不含杂原子的微孔（HFMs）结构的AEMs，通过分子级的工程设计，实现了超稳定促进离子的快速传输。要点1. 通过调控单体分子，实现了聚合物骨架的扭转角和能垒的控制，精确的调控孔隙率和亚纳米离子通道。这些亲水性微孔显著提高了OH-/H2O的流动性，与商业AEM相比，自扩散系数提高了>150 %，在80 ℃的OH-电导率提高到215 mS cm-1。要点2. 与现有技术相比，HFM坚固的C-C键导致强碱性稳定性提高四个数量级，运行寿命超过4000 h。将HFM AEM集成到电解水器件中不仅能够使用不含铂族金属的催化剂，而且表现优异的能效和更久的耐用性，突出了在新兴电化学技术广泛应用的巨大潜力。Maobin Pang, Ziang Xu, Dongcheng Lin, Yihan Zhen, Jiekang Tian, Jing Liu, Qin Xu, Baoguo Wang, Facilitating Rapid OH-/H2O Transport in Anion Exchange Membranes via Ultra-Stable Heteroatom-free Micropores, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202418435https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202418435
