韓國(guó)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)新型堿性穩(wěn)定陰離子交換膜，CHEMFISH關(guān)鍵原料助力氫能電解技術(shù)突破
導(dǎo)語(yǔ)
近日，韓國(guó)成均館大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《Journal of Membrane Science》發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于高性能陰離子交換膜（AEM）的最新研究成果。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出一種具有優(yōu)異堿性穩(wěn)定性和高離子傳導(dǎo)率的咪唑鎓功能化聚芳醚酮（PAEK）膜材料，為堿性水電解制氫技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用提供了新方向。值得關(guān)注的是，我公司CHEMFISH提供的關(guān)鍵原料 1-(3 -氨基丙基)-2-甲基-1H-咪唑（APMI），在提升膜材料的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能中發(fā)揮了核心作用。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0376738819300778
研究背景：堿性水電解的材料挑戰(zhàn)
隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮募ぴ?，水電解制氫作為零碳制氫技術(shù)備受關(guān)注。堿性陰離子交換膜（AEM）電解技術(shù)因可使用非貴金屬催化劑、成本較低，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)咪唑鎓類(lèi)功能化膜材料在強(qiáng)堿性環(huán)境中易因 C2 位羥基攻擊發(fā)生開(kāi)環(huán)降解，導(dǎo)致離子交換容量（IEC）下降和性能衰減，制約了其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
關(guān)鍵突破：C2/N3 雙取代策略與 Chemfish 原料的應(yīng)用
在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入C2 甲基取代和N3 丁基取代的雙重改性策略，設(shè)計(jì)合成了系列 PAEK 基咪唑鎓功能化膜材料。其中，湖南嘉航提供的 APMI（含 C2 甲基取代的咪唑衍生物）是實(shí)現(xiàn) C2 位保護(hù)的核心原料。通過(guò) APMI 的引入，咪唑環(huán)的 C2 位被甲基基團(tuán)屏蔽，利用超共軛效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)有效抵御了 OH?的攻擊，顯著提升了膜材料的堿性穩(wěn)定性。
性能對(duì)比：PAEK-APMBI 膜的優(yōu)勢(shì)
堿性穩(wěn)定性：經(jīng)長(zhǎng)期堿性處理后，含 APMI 的 PAEK-APMBI 膜的 IEC 保留率高達(dá) 96%，而商用 Fumasep FAA-3 膜的 IEC 僅保留 38%。
離子傳導(dǎo)率：在 60℃、10 wt% KOH 溶液中，PAEK-APMBI 的離子傳導(dǎo)率為 0.0154 S cm?1，優(yōu)于 FAA-3 膜的 0.013 S cm?1。
電解性能：在 2 A cm?2 電流密度下，PAEK-APMBI 膜的槽電壓為 2.53 V，較 FAA-3 膜（2.63 V）降低了顯著的能耗。
Chemfish 提供的 APMI 原料具有高純度和穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其 C2 甲基取代特性直接貢獻(xiàn)于咪唑環(huán)的抗降解能力。研究表明，APMI 的引入不僅增強(qiáng)了膜材料的堿性穩(wěn)定性，其 N3 位的可修飾性還允許通過(guò)接枝丁基鏈段調(diào)節(jié)膜的親疏水性平衡，在維持低吸水率的同時(shí)提升陰離子傳導(dǎo)效率。這種 “結(jié)構(gòu) - 性能” 的精準(zhǔn)調(diào)控，為高性能 AEM 的分子設(shè)計(jì)提供了新范式。
行業(yè)展望：推動(dòng)低成本、長(zhǎng)壽命電解膜的商業(yè)化
該研究團(tuán)隊(duì)指出，PAEK-APMBI 膜在 2 A cm?2 高電流密度下仍能保持優(yōu)異性能，顯示出其在大規(guī)模水電解制氫裝置中的應(yīng)用潛力。Chemfish 作為關(guān)鍵原料供應(yīng)商，其高品質(zhì)咪唑衍生物為科研團(tuán)隊(duì)提供了可靠的合成基礎(chǔ)，未來(lái)有望通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作加速這類(lèi)高性能膜材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，助力降低綠氫生產(chǎn)成本，推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型。
3406412061