热烈祝贺我课题组杨晓晖工作在Science Bulletin发表

热烈祝贺我课题组杨晓晖工作在Science Bulletin发表

近日，我课题组在碱性电解水制氢领域取得重要进展，相关成果以 “Synergistic optimization of pore structure and hydrophilicity for an ultrathin, high-safety composite diaphragm toward high-current, durable alkaline water electrolysis” 为题发表在国际权威学术期刊Science Bulletin（影响因子21.1）上。

为解决隔膜厚度、离子电导率和阻气性之间的矛盾，课题组研究人员提出了一种简便、经济且易于规模化的策略，可同时调控复合隔膜的孔隙结构并赋予其亲水性，成功制备出超薄复合隔膜。通过引入羧甲基纤维素钠（CMC），在隔膜中构建出CMC、PVP与ZrO₂三维氢键网络，确保隔膜在苛刻的碱性水电解（AWE）工况下仍具备优异的稳定性。更关键的是，低扭曲率的连续纳米孔结构得以形成。这种纳米孔道既是OH⁻的高速传输通道，又保持了出色的气体阻隔性能。同时，CMC富含的大量羟基和羧基官能团有效降低了电解液对隔膜的润湿阻力，进一步加速了OH⁻传导。

在本研究中，配备CMC2Z83隔膜的单电解槽系统，实现了2.2 A/cm^2@2V的超高电流密度和高纯度气体的生产（0.2 A/cm²电流密度下，AHCs仅为0.09%）。同时，配备CMC2Z83隔膜的短堆在动态条件下运行30天（~720小时）无衰减，保持了高度稳定的结构和电化学性能。

论文第一作者为博士研究生杨晓晖，论文链接: https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.05.070

图1（a）CMC–ZrO₂/PSU系列隔膜的制备过程示意图。CMC₂Z₈₃隔膜的照片：

 （b）表面，（c）卷曲状态，（d）大面积隔膜（52×54 cm²）。

图2 CMC–ZrO₂/PSU系列隔膜的AWE性能。（a）自制碱性水电解槽示意图。Zirfon UTP 220、CMC₀Z₈₅和CMC₂Z₈₃隔膜的极化曲线测得为（b）30 wt% KOH，（e）10 wt% KOH。Zirfon UTP 220、CMC₀Z₈₅和CMC₂Z₈₃隔膜的EIS图，测得为（c）30 wt% KOH和（f）10 wt%  KOH。（d）Zirfon UTP 220和CMC₂Z₈₃隔膜的面电阻随KOH浓度变化。（g） 比较CMC₂Z₈₃、CMC₅Z₈₀和CMC₈Z₇₇隔膜的电流密度与先前报告的AWE隔膜在1.8V电池电压下的表现。