缺乏既具有高氢氧化物导电性又具有稳定的机械和化学性能的阴离子交换膜(AEMs)，这对高性能燃料电池的发展构成了重大挑战。改善导电性和稳定性之间的一方平衡通常意味着牺牲另一方。
在这里，香港科技大学Yoonseob Kim使用简单、高产率的化学反应来设计和合成一种用于AEM燃料电池的以聚乙烯为主链的哌啶聚合物。
文章要点
1）为了改善AEMs的性能，在高阳离子比的AEMs中引入了离子交联，以抑制高吸水率和溶胀，同时进一步提高了氢氧化物的导电性。值得注意的是，PEP80-20PS在80°C时达到了354.3 mS cm−1的氢氧化物电导率，同时保持了机械稳定性。
2）与基础聚合物PEP80相比，PEP80-20PS的吸水率从813%降至350%，吸水率从813%降至350%，80℃时膨胀率从350.0%降至50.2%，降幅达85%。PEP80-20PS也表现出良好的碱性稳定性，在KOH水溶液中处理35天后，仍有84.7%的保留率。
这项研究中的化学设计代表着燃料电池应用中同时高度稳定和导电的AEMs的开发取得了重大进展。
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Huanhuan Chen, et al, Poly(Ethylene Piperidinium)s for Anion Exchange Membranes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202307690
DOI: 10.1002/anie.202307690
https://doi.org/10.1002/anie.202307690
