Cross-Linked Polybenzimidazoles as Alkaline Stable Anion Exchange Membranes

氢氧化物 吡啶 化学 碘化物 电导率 离子交换 化学稳定性 离子 傅里叶变换红外光谱 无机化学 高分子化学 离子键合 有机化学 化学工程 物理化学 生物化学 工程类
作者
Balakondareddy Sana,Anupam Das,Tushar Jana
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (3): 3626-3637 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acsaem.1c04111
摘要

Despite the large volume of literature on alkaline anion exchange membranes (AAEMs), the development of efficient AAEMs with excellent alkaline stability and superior hydroxide conductivity is the major challenge. To mitigate this problem, cross-linked poly(butylated pyridinium benzimidazolium) iodide (CPBPBI) membranes were synthesized from pyridine-bridged polybenzimidazole (PyPBI) utilizing butyl iodide as the alkylating agent and 1,4-diiodobutane as a cross-linker. The AAEMs were fabricated by dipping the CPBPBI membranes in KOH to obtain CPBPBI-OH. Among the several structural variations, the CPBPBI-OBA-OH membrane displayed the highest hydroxide conductivities of 39.4 and 111 mS/cm at 30 and 80 °C, respectively. The ion exchange capacity (IEC) of CPBPBI-OH membranes was found to be altered in the range of 2.30–3.97 mequiv·g–1 at an ambient temperature depending on the polymer structure. The membranes studied in 5 M KOH solution at 80 °C for 16 days showed excellent chemical and dimensional stability. The IEC, Fourier transform infrared (FT-IR) and 1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectra, and hydroxide ionic conductivity data of the AAEMs were compared before and after the chemical stability test, and all of these investigations proved that the membranes were highly stable in concentrated alkaline solution and almost zero or very negligible degradation was observed after harsh alkali treatment. The negligible loss of hydroxide ion conductivity of membranes even after 16 days in 5 M KOH treatment at 80 °C is attributed to the cross-linking formation that prevented the attack of OH– ions on C2 imidazolium moieties. Furthermore, the thermal and mechanical properties of the AAEMs showed excellent thermomechanical stability. Overall, the cross-linking of the PyPBI chains immensely helped in improving various physical properties, particularly hydroxide conductivity, alkaline stability, and mechanical robustness, which are important for the development of efficient AAEMs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
光亮的青文完成签到 ,获得积分10
刚刚
专注的玉米完成签到,获得积分10
1秒前
ggun完成签到,获得积分10
1秒前
直率心锁完成签到,获得积分10
1秒前
矛盾空间完成签到,获得积分20
2秒前
韩立完成签到,获得积分10
2秒前
飞快的蛋完成签到,获得积分0
3秒前
机械腾发布了新的文献求助10
4秒前
文献孙完成签到,获得积分10
5秒前
LLLLXR完成签到,获得积分10
5秒前
左南风完成签到 ,获得积分10
5秒前
咋了完成签到,获得积分10
5秒前
Bit完成签到,获得积分10
5秒前
大意的飞莲完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
zuoyanwin完成签到,获得积分10
6秒前
细腻裙子完成签到,获得积分10
6秒前
槿裡完成签到 ,获得积分10
6秒前
南风南下完成签到 ,获得积分10
7秒前
才高八斗完成签到,获得积分10
8秒前
广子完成签到,获得积分10
8秒前
朵朵完成签到,获得积分10
9秒前
月光闪完成签到,获得积分10
9秒前
miniwuye完成签到,获得积分10
10秒前
nonory完成签到,获得积分10
10秒前
汤姆完成签到,获得积分10
10秒前
tyro完成签到,获得积分10
12秒前
蓬莱依月完成签到,获得积分10
12秒前
Bordyfan完成签到,获得积分10
12秒前
等待谷南完成签到,获得积分10
13秒前
鼠标完成签到,获得积分20
14秒前
活着毕业完成签到 ,获得积分10
14秒前
虚幻靖易完成签到,获得积分10
15秒前
赵不闲完成签到,获得积分10
15秒前
大力雅柏完成签到,获得积分10
15秒前
文献看完了吗完成签到,获得积分10
15秒前
TCB完成签到,获得积分10
16秒前
lishaokun查文献完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7146640
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8793349
关于积分的说明 18582561
捐赠科研通 6741154
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3158016
关于科研通互助平台的介绍 2288857
邀请新用户注册赠送积分活动 2132348