陽イオン交換膜のイオン導電性とアルカリ安定性に対する異なる陽イオン化学の影響の評価

ポリスルホン（PSF）バックボーンは、固定されたベンジル四級陽イオンを持つ薄膜陽イオン交換膜（AEMs）を準備するために反応性クロロメチル基で機能化されました。異なる塩基性を持つ3種類の陽イオン化学が評価されました：1,4-ジメチルピペラジニウム（DMP+）、トリメチルアンモニウム（TMA+）、およびトリメチルホスホニウム（TMP+）。これらのAEMsの水分吸収、イオン導電性、およびアルカリ媒体における安定性が塩化物および水酸化物逆イオンの両方で評価されました。得られた結果は、機能化された四級陽イオンの自由塩基共役の塩基性値がイオン導電性の向上とよく相関していることを示しました。陽イオンの塩基性は、同じ無機原子を持つ陽イオンのアルカリ安定性ともよく相関しましたが、異なる無機原子を持つ陽イオン間のアルカリ安定性を比較するための適切なヒューリスティックではありませんでした。アルカリ安定性の研究は、TMA+陽イオンの主要な分解経路がTMP+陽イオンのそれとは異なることを示しました（直接求核攻撃対イライド形成）。TMA+およびDMP+陽イオンを持つPSFは、それぞれのイオン導電性値を反映したアルカリ燃料電池性能を示すことが確認されました。