view in publisher's site

Poly(terphenylene) anion exchange membranes with high conductivity and low vanadium permeability for vanadium redox flow batteries (VRFBs)

Highlights•Synthesis of terphenyl-based AEMs with pendant quaternary ammonium alkyl groups.•Ion selectivity of the AEMs outperformed Nafion by 28 times.•The highest EE value of 93.64% was achieved at the current density of 20 mA/cm2.•VRFB testing for 150 cycles showed a highly stable and slow capacity decay.AbstractIn this study, we demonstrate a new class of poly(terphenylene) based anion exchange membranes (AEMs) with improved chemical stability and anion conductivity in vanadium redox flow batteries (VRFBs). A series of terphenyl- and biphenyl-based polymers with pendant quaternary ammonium alkyl groups were synthesized and characterized for VRFB applications. When the arrangement of the polymer backbone and cation-tethered alkyl chains was varied, the prepared AEM membranes exhibited extremely low vanadium permeance while maintaining high conductivity. These properties further provided a high coulombic efficiency close to 100% at all current densities as well as high voltage efficiency. The single cell VRFB performance with the poly(terphenylene) based AEMs showed 2–5% higher coulombic efficiency than those of commercial AEMs and similar voltage efficiency to those of commercial PEMs (Nafion® 212). The highest EE value of 93.64% was achieved at the current density of 20 mA/cm2 (vs. 72% EE for Nafion212). In addition, poly(terphenylene) based AEMs showed superior cycle stability and high capacity retention, thus demonstrating their high performance as promising IEMs for VRFB application.Graphical abstractDownload : Download high-res image (222KB)Download : Download full-size image

غشاهای تبادل آنیونی پلی (تری فنیلن)با رسانایی بالا و نفوذپذیری پایین وانادیوم برای باتری‌های جریان ردوکس وانادیوم (VRFBs)

کاره‌ای مهم سنتز AEMs مبتنی بر تری فنیل با گروه‌های آلکیل آمونیوم معلق چهارتایی. گزینش پذیری Ion از AEMs اجرا شده توسط Nafion تا ۲۸ بار بیشتر است. بالاترین مقدار بازدهی به میزان ۹۳.۶۴ % % در چگالی جریان ۲۰ mA / cm۲ بدست آمد. آزمایش VRFB برای ۱۵۰ چرخه، ظرفیت بسیار پایدار و کند را نشان داد. در این مطالعه، ما طبقه جدیدی از غشاهای تبادل آنیونی مبتنی بر پلی (ترفنیلن)(AEMs)را با پایداری شیمیایی و هدایت آنیونی بهبود یافته در باتری‌های احیای وانادیم (VRFBs)نشان می‌دهیم. مجموعه‌ای از پلیمرهای مبتنی بر تری فنیل و بی فنیل با گروه‌های آلکیل آمونیوم پنگانت چهارتایی سنتز و برای کاربردهای VRFB مشخص شدند. وقتی آرایش ستون فقرات پلیمر و زنجیره‌های آلکیل وابسته به کاتیون تغییر کرد، غشاهای AEM آماده‌شده نفوذ وانادیم بسیار کمی را در حالی که رسانایی بالا را حفظ می‌کند، نشان دادند. این خواص بعدا بازده کولمبیک بالایی نزدیک به ۱۰۰ % در تمام چگالی‌های جریان و همچنین بازده ولتاژ بالا فراهم کرد. عملکرد سلول منفرد VRFB با پلی (ترفنیلن)مبتنی بر AEMs، بازده کولمبیک ۲ - ۵ % بالاتر از بازده ولتاژ AEMs تجاری و بازده ولتاژ مشابه با PEM های تجاری (Nafion ® ۲۱۲)نشان داد. بالاترین مقدار بازدهی به میزان ۹۳.۶۴ % % در چگالی جریان ۲۰ mA / cm۲ بدست آمد. ۷۲ % برای Nafion۲۱۲). علاوه بر این، پلی (ترفنلن)مبتنی بر AEMs پایداری چرخه برتر و حفظ ظرفیت بالا را نشان داد، در نتیجه عملکرد بالای آن‌ها به عنوان IEM های امید بخش برای کاربردهای VRFB را نشان داد. دانلود تجربی: تصاویر حافظه بالا (۲۲۲ کیلوبایت)را دانلود کنید: تصویر تمام اندازه دانلود کنید.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Biochemistry
  • ترجمه مقاله Biochemistry
  • مقاله بیوشیمی
  • ترجمه مقاله بیوشیمی
  • مقاله Filtration and Separation
  • ترجمه مقاله Filtration and Separation
  • مقاله تصفیه و جداسازی
  • ترجمه مقاله تصفیه و جداسازی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.