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超薄季铵化聚苯并咪唑阴离子交换膜与整个有利于OH的高速公路网络用于高性能燃料电池( Ultra-thin quaternized polybenzimidazole anion exchange membranes with throughout OH- conducive highway networks for high performance fuel cell )
X Wang W Chen T Li X Yan G He
亲水-疏水微相分离结构是阴离子交换膜（AEM）平衡离子传导和机械强度所必不可少的。然而，连续的疏水微相将不可避免地成为分散的亲水性离子簇之间离子传导的屏障。本工作在季铵化聚苯并咪唑(PBI)AEMs中构建了一系列有利于离子的公路网，其中OH-通过与PBI重复单元中的吡啶氮(-N=)形成密集的氢键网络而突破疏水聚合物骨架，并提出了一种三阳离子/非阳离子醚侧链，以大大改善目前报道的PBI膜中难以实现的离子聚集。分子动力学模拟表明，亲水微相中OH-通过离子键配位，疏水微相中OH-通过氢键配位。所制备的膜具有良好的韧性,可用于制备低欧姆电阻的超薄自支撑AEMs。H2/O2燃料电池在2749.5mA cm-2的大电流密度下达到了约1162.3mW cm-2的高峰值，是最近报道的PBI基AEM和多阳离子侧链型AEM中的最高值。整个导电公路网的设计使高度稳定的商用PBI材料成为AEMFCS的最佳候选之一。
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