名称:
Protic ionic liquid and ionic melts prepared from methanesulfonic acid and 1H-1,2,4-triazole as high temperature PEMFC electrolytes
摘要:
以不同摩尔比的甲磺酸(CH3SO3H)和 1H-1,2,4-三唑(C2H3N3)为原料制备了质离子液体和离子熔体。研究了该体系的热性能、晶体结构、酸碱相互作用、离子导电性、质子传导行为和电化学稳定性。等摩尔组成的 1,2,4-三氮唑甲磺酸盐(C2H4N3+-CH3SO3- (1))是一种质子传递盐,熔点约为 134 ℃。单晶和粉末 XRD 数据以及 TGA 结果表明,富碱区是 1 和 1H-1,2,4- 三唑的混合物。红外分析和单晶数据表明,C2H3N3-CH3SO3H 系统存在于一个强氢键网络中。对离子电导率的系统研究表明,离子电导率在 [C2H3N3]/[CH3SO3H] = 10/90 和 80/20 的组成下分别达到局部最大值,而在等摩尔组成下则呈现局部最小值。离子电导率的温度依赖性符合 Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) 方程。将电导率数据拟合到 VFT 方程后发现,载流子离子浓度与 1H-1,2,4-三唑摩尔分数的关系呈现出火山形状。此外,通过线性扫描伏安法测量,C2H3N3-CH3SO3H 体系在 PEMFC 条件下显示出足够的电化学稳定性。相对较高的离子电导率、较宽的电化学窗口和良好的热稳定性表明,C2H3N3-CH3SO3H 体系是高温 PEMFC 电解质的合适候选材料。