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

　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1A /cm2。

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。

图2. (a)氧化石墨烯的ATR-FTIR谱。(b)氧化石墨烯的拉曼光谱。

图3. Fuion Recast(左)和7%氧化石墨烯(右)制备膜的图像。

图4. 原始FumionRecast与复合膜的扫描电镜显微照片。

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。

图6. 在30-60℃温度范围内通过平面电导率的比较。

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。

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 (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.144090)上。原文：Composite anion exchange membranes based on graphene oxide for water electrolyzer applications

　　来源：石墨烯研究