Kriz enèji se youn nan gwo defi pou devlopman ekonomik nasyonal la. Depi dènye syèk la, pifò endistri yo ak sektè transpò yo te konte sou konbistib fosil kòm sous prensipal enèji, ki se sous prensipal emisyon gaz lakòz efè tèmik. Yo nan lòd yo ranplase itilizasyon konbistib fosil ak ankouraje reyalizasyon estrateji zewo-kabòn emisyon, devlopman nan teknoloji enèji renouvlab tankou enèji solè, enèji van ak enèji jewotèmal nesesè.
Sepandan, distribisyon an inegal nan resous natirèl te mennen nan limit nan itilizasyon gwo echèl enèji renouvlab. Se poutèt sa, li ijan pou devlope teknoloji ideyal konpayi asirans enèji ki ka fasilman estoke enèji epi yo ka lajman itilize nan pwodiksyon enèji nan transpò, endistri, espas ak zòn rezidansyèl yo. Akòz potansyèl teknoloji idwojèn pou reyalize zewo emisyon kabòn, teknoloji pwodiksyon idwojèn te lajman adopte nan peyi devlope yo nan deseni ki sot pase yo.
Pou reyalize yon ekonomi vèt ak zewo emisyon kabòn, teknoloji ki baze sou elektwoliz dlo konsidere kòm yon solisyon pwomèt. Yo ka pwodui gaz idwojèn atravè elektwoliz dlo lè w aplike kouran dirèk nan yon aparèy elektwoliz ekipe ak anod selektif ak katod. Aparèy elektwoliz sa yo rele elektwolizè. Electrolyzers yo sitou divize an twa kategori ki baze sou materyèl manbràn yo itilize: elektwolizè manbràn echanj pwoton (PEM), elektwolizè manbràn echanj anyon (AEM), ak elektwolizè manbràn oksid solid (SOEC).
Kontrèman ak PEM ak SOEC, AEM sèvi ak plak asye pur ki pi ba pri kòm plak bipolè epi li sèvi ak katalis ki baze sou metal tranzisyon, fè li yon teknoloji pri-efikas. Sepandan, gen toujou kèk defi nan amelyore pèfòmans AEM, sitou ki gen ladan estabilite nan manbràn ak katalis nan anviwònman trè alkalin.
Manbràn echanj aniyon (AEM) jwe yon wòl kle nan transmisyon anion, izolasyon katod ak anod, ak prevansyon idwojèn ak oksijèn kwa-gaz pou amelyore pite gaz ki pwodui. Devlopman manbràn echanj aniyon ak konduktiviti ionik segondè, ekselan pwopriyete mekanik, estabilite tèmik ak estabilite chimik pral ede amelyore pèfòmans jeneral ak lavi AEMWE yo, fè yo jwe yon wòl pi enpòtan nan reyalize solisyon enèji dirab. wòl.
Plizyè etid yo te konsakre nan fabwikasyon manbràn echanj aniyon (AEM) oswa manbràn polymère cationique (CPMs) 1, 2 ki oaza pèmèt pasaj iyon idroksid ki chaje negatif. Dapre etid sa yo, AEM yo ka divize an de kategori (Figi 2): (i) AEM ki gen etè aryl ak (ii) AEM san etè aryl.
Nan AEM ki baze sou etè, gwoup ki retire elektwon tankou gwoup perfluorinated, gwoup sulfonyl, ak gwoup carbonyl yo anjeneral prezan. Gwoup sa yo diminye estabilite nan kosyon etè a epi yo vin sit prensipal pou atak nukleofil nan kondisyon alkalin, sa ki lakòz degradasyon rapid nan kosyon etè a ak redwi rezistans nan AEM la.
AEM san etè aryl gen ladan poliolefin (tankou polifenilèn, polietilèn, ak polystyrène), poly (aryl piperidin) (PAPs), poly (benzimidazoles) (PBI), poly (phenylene alkyl) (PPA), ak baz Troger a (TB) polymère. ki baze sou AEMs. Divèsite estriktirèl polymères sa yo detèmine pwopriyete manbràn ultim yo, tankou kapasite echanj ion (IEC), konduktiviti iyonik (IC), kapasite absorption dlo (WUC), ak estabilite chimik-tèmik.
Anplis de sa, disponiblite a nan wout sentetik ak reyaktif tou jwe yon wòl enpòtan nan preparasyon an nan materyèl manbràn. Pou egzanp, sentèz polyolefins (POs), polyphenylènes (PPs) ak copolymers yo ak monomè fliyò anjeneral mande pou plizyè etap entèmedyè oswa etap koreksyon ki vin apre, ki, makonnen ak rate nan reyaktif komèsyal yo, fè yo koute chè ak limite pwodiksyon gwo echèl. .
Akòz prezans anpil idrokarbur aromat kondanse nan polymère sa yo, manbràn ki fòme yo relativman rijid epi yo gen pwa molekilè ki ba. Se poutèt sa, kapasite absòpsyon dlo a, kapasite echanj iyon, ak konduktiviti ion nan polymère sa yo tou ba, epi pèfòmans yo limite. An tèm de estabilite chimik, polifenilèn (PPs) gen atòm nitwojèn amonyòm kwatènè kòm chenn bò, epi gen yon sèl atòm kabòn akote atòm nitwojèn, ki fè yo pi estab pase lòt polymère nan anviwònman alkalin. Sepandan, polymère sa yo ki gen chenn kabòn ki pi long (jiska 2 a 6 atòm kabòn) gen move estabilite chimik epi yo pa estab tankou nitwojèn amonyòm kwatènè ki gen yon sèl atòm kabòn.
Nan lòt men an, byenke PBI polymères gen ekselan pwopriyete mekanik, estabilite chimik, ak estabilite tèmik, yo fè mal nan medya alkalin akòz kapasite absòpsyon dlo ki ba yo (WUC) ak konduktiviti iyonik (IC). Anplis de sa, reyaktif yo itilize nan sentèz PBI yo relativman chè, ki tou diminye avantaj seleksyon li yo sou lòt polymère.
Kounye a, AEM ki baze sou poly(aryl piperidine) (PAPs) te vin tounen yon klas polymère ki te atire anpil atansyon nan dènye ane yo akòz disponiblite lajè monomè, divèsite estriktirèl, ak pwopriyete fizik varyab reyalize pa chanje monomè yo. Pwodui sa a te pwodwi an mas ak komèsyalman aplike. Sa a ki kalite manbràn AEM yo te teste nan eksperyans aje akselere, ak lavi sa a ki pwodui chimik nan plis pase dè dizèn de milye èdtan yo te mezire epi li toujou ap ogmante.
Kontrèman, polymère TB yo se yon klas polymère multifonksyonèl karakterize pa fòmasyon nan estrikti fusion atravè atòm nitwojèn ant de bag aromat. Akòz konbinezon de atòm nitwojèn, yon anile oswa yon kanal fòme, sa ki pèmèt iyon idroksil deplase lib nan li, kidonk ogmante kapasite echanj ion (IEC), konduktiviti ion (IC) ak kapasite absòpsyon dlo (WUC). Polymers sa yo gen siyifikativman pi bon pwopriyete mekanik pase polymère long chèn atravè pwopriyete modifye mekanik. Akòz mank de atòm -idwojèn nan estrikti polymère TB a, li ka efektivman anpeche atak nukleofil, kidonk estabilite alkalin li yo amelyore anpil.
Nan travay rechèch aktyèl la, nou te fèt avèk siksè yon polymère TB ak yon oryantasyon estrikti nechèl, ki gen chanèl ion abondan, yon kapasite absòpsyon dlo nan {{0}}%, yon kapasite echanj ion nan 1.5 a 2.0 meq. /g, ak yon ion Kondiktivite a se 160-170 mS/cm ak estabilite nan anviwònman alkalin te depase 1200 èdtan.