阴离子交换膜 (AEM) 的离子电导率直接决定了阴离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 的性能，这在很大程度上取决于膜的水化水平。更好地了解水合水平与膜离子电导率之间的关系对于膜开发以及 AEMFC 的水和热管理分析至关重要。在这项研究中，水分活度和温度对三种高性能 AEM（Alkymer、Orion 和 Pention）的吸水率、平衡水含量和离子电导率的影响通过设计的实验进行了定量表征。结果表明，Orion 在高水活度下表现出三种膜中最低的吸水性和最高的离子电导率，而 Alkymer 在低水活度下表现出良好的保水能力和最高的离子电导率。基于拟合的实验数据提出了结合水分活度和平衡水分含量的经验方程来定义水合水平。拟合结合离子电导率、平衡水含量和温度的经验方程来说明离子电导率和水化水平之间的关系。这项研究的结果可以为 AEMFC 的未来实验表征和水热管理分析提供可靠的指导和支持。基于拟合实验数据提出了结合水分活度和平衡水分含量的经验方程来定义水合水平。拟合结合离子电导率、平衡水含量和温度的经验方程来说明离子电导率和水化水平之间的关系。这项研究的结果可以为 AEMFC 的未来实验表征和水热管理分析提供可靠的指导和支持。基于拟合的实验数据提出了结合水分活度和平衡水分含量的经验方程来定义水合水平。拟合结合离子电导率、平衡水含量和温度的经验方程来说明离子电导率和水化水平之间的关系。这项研究的结果可以为 AEMFC 的未来实验表征和水热管理分析提供可靠的指导和支持。

 
Fig 1. 不同 AEM 的化学结构和吸水特性。a) Alkymer的结构。b) Orion的结构。c) Pention的结构。d) Alkymer的吸水率。e) Orion的吸水率。f) Pention 的吸水率。g) 三种膜的吸水率比较。

 
Fig 2. 不同 AEM 的平衡水含量表征。a) Alkymer。b) Orion。c) Pention。d) 三种膜的平衡水含量比较。

 
Fig 3. 不同 AEM 的电导率表征。a) 随着 AEM 平衡水含量的增加，离子传输示意图。b) Alkymer。c) Orion。d) Pention。e) 不同实验条件下电导率的比较。
 
      相关研究工作由天津大学Kui Jiao课题组于2023年在线发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，原文：Anion Exchange Membranes for Fuel Cells: Equilibrium Water Content and Conductivity Characterization。

转自《石墨烯研究》公众号