【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所燃料電池研究部燃料電池系統(tǒng)科學(xué)與工程研究中心(DNL0301組群)邵志剛研究員、趙云研究員團(tuán)隊在陰離子交換膜堿穩(wěn)定性的研究中取得新進(jìn)展。團(tuán)隊通過在陽離子官能團(tuán)上構(gòu)筑合適的親水硅氧網(wǎng)絡(luò)，提高陰離子交換膜的堿穩(wěn)定性。
 

　　陰離子交換膜是堿性能源器件(堿性燃料電池、電解水)的關(guān)鍵材料，近年來備受關(guān)注。然而，陰離子交換膜堿穩(wěn)定性低，嚴(yán)重制約了相關(guān)能源器件的應(yīng)用。
 

　　本工作中，團(tuán)隊通過監(jiān)測微區(qū)溫度，在燃料電池的運(yùn)行中檢測并計算陰極局部λ值，發(fā)現(xiàn)陰極局部λ值隨電流密度的提高和相對濕度的降低而降低。基于此，團(tuán)隊進(jìn)一步通過Menshutkin反應(yīng)，將碘甲基三甲基硅烷修飾在陽離子官能團(tuán)上，并將硅氧烷進(jìn)行水解得到三維硅氧交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。團(tuán)隊利用二維紅外相關(guān)光譜證明，膜內(nèi)水狀態(tài)由中等強(qiáng)度氫鍵結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)氫鍵結(jié)合水。該陰離子交換膜在嚴(yán)苛環(huán)境下(λ=4)的非原位堿穩(wěn)定性測試中表現(xiàn)出提升的堿穩(wěn)定性。同時，該陰離子交換膜在高電流密度和低相對濕度的工況下均表現(xiàn)出優(yōu)異的保水性能，可以緩解官能團(tuán)的降解。進(jìn)一步，團(tuán)隊通過加速衰減測試證明，該陰離子交換膜組裝的燃料電池具有更低的電壓衰減率，電池中陰極側(cè)膜和離聚物均發(fā)生嚴(yán)重的衰減，而該陰離子交換膜卻表現(xiàn)出更高堿穩(wěn)定性。該工作為高耐堿性陰離子交換膜的設(shè)計提供新思路。
 

　　近年來，邵志剛和趙云團(tuán)隊致力于高性能陰離子交換膜及其能源器件研究，在陰離子交換膜設(shè)計制備方面取得系列進(jìn)展(Nature Commun.，2025；J. Membr. Sci.，2025;J. Membr. Sci.,2024)，為陰離子交換膜進(jìn)一步發(fā)展提供良好的借鑒。
 

　　相關(guān)研究成果以“Improving Alkali Stability of Anion Exchange Membrane by A Super Water-retention Strategy”為題，發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院A類先導(dǎo)專項“基于高比例可再生能源的儲能關(guān)鍵技術(shù)與示范”、遼寧省優(yōu)秀青年科學(xué)基金、遼寧省興遼英才計劃、我所創(chuàng)新基金等項目的支持。