阴离子交换膜（AEM）的离子电导率直接决定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合水平。更好地理解水合水平和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。在本研究中，通过设计的实验定量表征了水活度和温度对三种高性能 AEM（Alkymer、Orion 和 Pention）的吸水率、平衡含水量和离子电导率的影响。结果表明，在高水分活度时，三种膜中Orion表现出最低的吸水率和最高的离子电导率，而Alkymer在低水分活度时表现出良好的保水能力和最高的离子电导率。根据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合水平之间的关系。这项研究的结果可以为AEMFC未来的实验表征以及水和热管理分析提供坚实的指导和支持。
  
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 的平衡含水量表征。 a) Alkymer。 b) Orion。 c) Pention。 d) 三种膜的平衡水含量的比较。
  
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。原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202303857

转自《石墨烯研究》公众号