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基于石墨烯氧化物的复合阴离子交换膜用于水电解器应用
出处:石墨烯研究  录入日期:2024-09-14  点击数:1110

  阴离子交换膜水电解槽(AEMWE)有望结合液体碱性电池和PEM技术的优势,提供更高纯度的氢气生产,提高效率和动态性能。然而,AEM系统面临着显著的挑战,特别是在提高离子导电性和膜的稳定性方面。特别是,AEMs的碱性化学稳定性是最大的问题之一,因为它可以使用高碱性溶液作为电解质。为了克服这些问题,在这项工作中,选择的策略是在膜的聚合物基质中简单地添加无机填料。使用改进的Hummers方法合成了不同数量的氧化石墨烯(GO),并将其掺入基于Fumion的膜中。所得到的AEMs表现出更好的吸水性、化学稳定性、热稳定性,并且在添加适量填料的情况下,电导率也有所提高。特别是,所有复合膜在80℃、6 M KOH中浸泡170 h后,失重和电化学损失都有所减少。在计时电流测试中,含有3%氧化石墨烯(wt%)的Fumion-GO AEM的电导率有所提高,在2 V和60℃下的电流密度高于1 A /cm2。


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  图1. 合成的GO在不同倍率(a) 200 K X和(b) 100 K X下的SEM显微图和EDX分析表。 


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  图2. (a)氧化石墨烯的ATR-FTIR谱。(b)氧化石墨烯的拉曼光谱。


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  图3. Fuion Recast(左)和7%氧化石墨烯(右)制备膜的图像。


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  图4. 原始FumionRecast与复合膜的扫描电镜显微照片。 


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  图5. TGA和氧化石墨烯与所研究膜的曲线的导数。下图中的黑线对应于FumionRecast模导数峰(实线)和复合膜导数峰(虚线)。加热速率为10℃/min。


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  图6. 在30-60℃温度范围内通过平面电导率的比较。   



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  图7. 复合膜的极化曲线与FumionRecast的极化曲线比较,所有样品在60℃下扫描速率为5 mV/s时使用线性扫描伏安法。


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  图8. 将复合膜与原始的Fumion Recast进行计时电流测试,并列出每个膜的电流密度下降表。         
相关研究成果由罗马大学化学系Nicholas Carboni 等人于2024年发表在Electrochimica Acta上。原文:Composite anion exchange membranes based on graphene oxide for water electrolyzer applications   

友情链接: 国际石墨烯产品认证中心IG...   西安丝路石墨烯创新中心   石墨烯产业技术创新战略联盟  

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