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Novel Pyrrolidinium-Functionalized Styrene-b-ethylene-b-butylene-b-styrene Copolymer Based Anion Exchange Membrane with Flexible Spacers for Water Electrolysis

Xu, Ziqi und Delgado, Sofia und Atanasov, Vladimir und Morawietz, Tobias und Gago, Aldo und Friedrich, Kaspar Andreas (2023) Novel Pyrrolidinium-Functionalized Styrene-b-ethylene-b-butylene-b-styrene Copolymer Based Anion Exchange Membrane with Flexible Spacers for Water Electrolysis. Membranes, 13 (3), Seiten 328-342. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/membranes13030328. ISSN 2077-0375.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2077-0375/13/3/328

Kurzfassung

Anion exchange membranes (AEM) are core components for alkaline electrochemical energy technologies, such as water electrolysis and fuel cells. They are regarded as promising alternatives for proton exchange membranes (PEM) due to the possibility of using platinum group metal (PGM)-free electrocatalysts. However, their chemical stability and conductivity are still of great concern, which is appearing to be a major challenge for developing AEM-based energy systems. Herein, we highlight an AEM with styrene-b-ethylene-b-butylene-b-styrene copolymer (SEBS) as a backbone and pyrrolidinium or piperidinium functional groups tethered on flexible ethylene oxide spacer side-chains (SEBS-Py2O6). This membrane reached 27.8 mS cm−1 hydroxide ion conductivity at room temperature, which is higher compared to previously obtained piperidinium-functionalized SEBS reaching up to 10.09 mS cm−1. The SEBS-Py206 combined with PGM-free electrodes in an AWE water electrolysis (AEMWE) cell achieves 520 mA cm−2 at 2 V in 0.1 M KOH and 171 mA cm−2 in ultra-pure water (UPW). This high performance indicates that SEBS-Py2O6 membranes are suitable for application in water electrolysis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201572/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Novel Pyrrolidinium-Functionalized Styrene-b-ethylene-b-butylene-b-styrene Copolymer Based Anion Exchange Membrane with Flexible Spacers for Water Electrolysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Xu, ZiqiGERMAN AEROSPACE CENTER (DLR), INSTITUTE OF ENGINEERING THERMODYNAMICSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Delgado, SofiaFEUP, PortoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Atanasov, VladimirInstitute of Chemical Process Engineering, University of Stuttgart, Boeblinger Strasse 78, 70199 Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 März 2023
Erschienen in:Membranes
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/membranes13030328
Seitenbereich:Seiten 328-342
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2077-0375
Status:veröffentlicht
Stichwörter:anion exchange membrane, water electrolysis
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:21 Dez 2023 13:21
Letzte Änderung:21 Dez 2023 13:21

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