膜科学与技术学报

抽象的

用于直接乙醇燃料电池的壳聚糖基阴离子交换膜

Birgit Feketeföldi、Bernd Cermenek、Christina Spirk、Alexander Schenk、Christoph Grimmer、Merit Bodner、Martin Koller、Volker Ribitsch 和 Viktor Hacker

成功合成了一系列新型交联高季铵化壳聚糖和季铵化聚乙烯醇膜，用于碱性直接乙醇燃料电池。交联是使用两种不同的交联剂和额外的热处理来实现的，以改善化学和热性能。使用不同量的戊二醛和乙二醇二缩水甘油醚作为交联剂，制备了具有不同交联度的壳聚糖和聚乙烯醇膜的等效共混物。为了研究它们在直接乙醇燃料电池中的适用性，使用以下方法对这些膜的结构特性、化学、热和碱稳定性、离子传输和离子特性进行了表征：傅里叶变换红外光谱、核磁共振光谱、扫描电子显微镜、热重分析、质量变化吸水、扩散池中的乙醇渗透性、反滴定法（离子交换容量）和电化学阻抗谱（阴离子电导率）。尽管所用材料的季铵化程度很高，并且与共混膜的薄膜厚度无关，但新型交联产品仍表现出出色的机械稳定性。交联程度较低的膜表现出最佳的传输和离子特性，阴离子电导率高达 0.016 S cm-1，离子交换容量高达 1.75 meq g-1，而交联程度较高的膜在降低乙醇渗透率方面表现更佳，60°C 时乙醇渗透率降低至 3.30-10-7 cm2 s-1。化学交联和热交联的共混膜具有出色的热稳定性，起始降解温度高于 280°C，在 60°C 下 1.0 M KOH 中 650 小时具有出色的碱稳定性。因此，这些复合膜在燃料电池中作为碱性电解质的应用潜力很大。