PSEP发表我课题组构建高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)最新综述
近日，Process Safety and Environmental Protection（影响因子：7.8，中科院Top 2区）发表我课题组关于合理构建高温质子交换膜的最新成果。论文题目《Advances in design and development of proton-exchange membranes for high-temperature polymer electrolyte fuel cells》。
高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)由于其快速反应动力学、对CO杂质的高耐受性以及更好的水热管理性能而成为一种很有前途的能量转换技术。由于传统的质子交换膜(PEM)在高温和低湿条件下性能显著降低，不利于在高温下正常运行，面临高温环境下PEM的稳定性和寿命问题等挑战。因此研究人员通过开发新的质子交换膜或复杂的改性工艺，以获得高质子传导性能、稳定的机械性能、更好的热稳定性和更长的使用寿命。此文总结了PEM两个领域的最新进展:(1)改性全氟磺酸(PFSA)膜的PEM；(2)芳香烃聚合物基的PEM，并对芳香烃中的聚苯并咪唑(PBI)基的PEM进行详细概述。通过概述上述膜材料的制备方法、改性方法和核心性能，分析了质子传导机理，归纳了改性方法对膜的影响，提出了HT-PEM在未来实际应用中的研究方向与展望。
图1. (a)每年使用Pemfc作为关键词的文章数量。(b) Ht - pemfc的电荷转移机理示意图。(c)基于PBI的HT-PEMs的传导机制。(d)基于PBI的HT-PEMs质子传导机制。
图2. (a) Nafion和复合膜的质子电导率。(b)用Nafion 212和NMT-3组装的MEAs电化学单体电池的极化和功率密度曲线。(c) Nafion和HBM-Nafion膜的质子电导率与相对湿度的关系。
图3.（a）分段嵌段共聚聚酰亚胺（PBI）的合成。（b）PA-PAEK-g-QVBC 膜中质子转移的示意图。（c）PI 复合膜的质子电导率与温度之间的关系。（d）不同膜在 30%相对湿度下质子电导率与温度的关系。（e）PES 复合膜的合成过程。（f）XTPPO 的合成步骤。
论文第一作者为硕士生李文煜，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.psep.2025.107273