阴离子交换膜材料与成膜工艺

一、阴离子交换膜在AEM制氢电解槽上的作用

作为AEM制氢电解槽的核心部件，阴离子交换膜具有以下作用：

• 亲水性：通过渗透压将水从阳机扩散到阴极。
• 传递OH-：将阴极侧产生的OH-传递到阳极侧，这个过程中要使OH-传递阻力尽可能小，即膜要有较高的电导率；
• 隔绝电子：电化学反应与一般的化学反应的一个很大区别在于我们可以利用电能控制化学反应速度和反应方向，使化学反应涉及的电子通过外电路传递，因此交换膜要尽可能绝缘电子；
• 阻隔气体：由于电解水在膜电极两侧产生氢气和氧气，而氢氧混合达到一定比例就会存在燃烧或爆炸的风险，也会降低氢气产率，因此膜要有很好的阻隔气体的性能。

   

阴离子交换膜（AEM）在阴离子传输、隔离阴极与阳极、阻止氢氧串气以提高生成气体纯度等方面发挥着关键作用。

开发具备高离子电导率、优良机械性能、热稳定性和化学稳定性的阴离子交换膜，将有助于显著提高AEMWEs的整体性能和寿命，使其在实现可持续能源解决方案中发挥更重要的作用。

二、阴离子交换膜材料

从化学结构上看，阴离子交换膜主要由聚合物主链和阳离子基团组成，聚合物主链结构决定膜的力学性能、热稳定性等，阳离子基团则影响膜的电导率及耐碱稳定性。

聚合物主链：主要有聚芳基哌啶、聚苯撑、聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚醚醚酮等。

阳离子基团：主要有季铵盐、季磷盐、胍盐、咪唑盐、金属阳离子、苯并咪唑等。

常见

目前，聚芳基哌啶基（PAPs）因其综合性能优势，是当前阴离子交换膜商业化的主流选择。

• 单体广泛可得
• 结构多样
• 性能相对易于调控

   

聚芳基哌啶以芳香族单体（如对三联苯、联苯醚、菲等）与哌啶酮为原料，通过超酸催化聚合形成刚性主链，并通过季铵化引入阳离子基团。

菲与N-甲基-4-哌啶酮反应成含哌啶叔胺基团的聚合物，经季铵化后，最终得到阴离子交换聚合物，图源自CN111303360A一种含哌啶叔胺基团的聚合物、阴离子交换聚合物及其制备方法和应用

三、成膜工艺

综合成本、工艺难度等多方位考虑，溶液浇铸法是常用成膜工艺：通过将阴离子交换聚合物溶于溶剂中，再将溶液进行浇铸或流延，经干燥、热处理后成膜。

更多议题征集中，最终议题以会议现场为准；如有展台、入袋资料等赞助意向，欢迎与周小姐联系：18320865613（同微信）

报名方式一：请加微信并发名片报名

艾盈盈：18617020032（同微信）

邮箱：ab019@aibang.com

报名方式二：扫码报名

报名链接：https://www.aibang360.com/m/100221?ref=172672

或者识别二维码进入报名页面登记信息

阅读原文，在线报名

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》预测，2030年中国氢气需求量达3715万吨，2050年达9690万吨。有分析认为，电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体，在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此，在“双碳”背景下，电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通，艾邦建有制氢产业交流群，聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽（隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等）、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游，设备，材料，配件等配套资源，欢迎大家加入