高溫質(zhì)子交換膜燃料電池(HT-PEMFC)因具備環(huán)境友好性和高效性成為可持續(xù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)，其核心是HT-PEM材料的創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。磷酸(PA)摻雜的聚苯并咪唑(PBI)膜是常用的HT-PEM材料，但PA有限的摻雜量影響容易其電化學(xué)性能。有研究者通過引入功能基團(tuán)（如咪唑、吡啶和磺酸基團(tuán)等）構(gòu)建氫鍵網(wǎng)絡(luò)提升質(zhì)子電導(dǎo)率，或通過超微孔結(jié)構(gòu)、微相分離、季銨基團(tuán)相互作用等策略改善PA保留能力。但目前依舊存在PA流失導(dǎo)致膜骨架強(qiáng)度下降、交聯(lián)結(jié)構(gòu)犧牲質(zhì)子傳輸?shù)葐栴}。

聚離子液體(PIL)的引入為解決上述問題提供了新思路，它可在提供交聯(lián)結(jié)構(gòu)的同時(shí)改善質(zhì)子傳輸，顯著提高膜的電導(dǎo)率并保持拉伸性能，同時(shí)解決了離子液體易流失的問題。

基于此，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)的王雙團(tuán)隊(duì)提出兩親性分子設(shè)計(jì)與聚離子液體(PIL)交聯(lián)策略，構(gòu)建了高氫鍵密度的新型高溫質(zhì)子交換膜燃料電池。并對(duì)該膜的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能和電化學(xué)性能進(jìn)行表征，旨在開發(fā)兼具高PA吸附、優(yōu)異保留能力及良好綜合性能的HT-PEM，為HT-PEMFC的實(shí)際應(yīng)用提供新路徑。

該研究通過構(gòu)建高密度氫鍵網(wǎng)絡(luò)與引入聚離子液體，成功實(shí)現(xiàn)了HT-PEM在電導(dǎo)率、PA保留率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性之間的協(xié)同優(yōu)化，為高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的實(shí)際應(yīng)用提供了重要參考。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123523

原文作者：

Xianfeng Guan, Wanzhen Wu, Shuyu Zhang, Guangpeng Ma, Xinpu Zhou, Cuicui Li, Di Yu, Yu Luo, and Shuang Wang

DOI: 10.1016/j.memsci.2024.123523