近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所邵志剛、趙云團(tuán)隊(duì)在陰離子交換膜（AEM）電解領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)膜-電極界面工程，提升了純水AEM電解的耐久性，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)2400小時(shí)的高穩(wěn)定性運(yùn)行。

　　AEM電解水被廣泛認(rèn)為是下一代綠色制氫的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)前，AEM系統(tǒng)大多需依賴氫氧化鉀等堿性支撐電解質(zhì)，易導(dǎo)致雙極板腐蝕、分流電流等問(wèn)題，并加速膜材料降解。實(shí)現(xiàn)純水進(jìn)料是AEM電解技術(shù)發(fā)展的核心目標(biāo)，但仍面臨膜-電極三相界面不穩(wěn)定、電流密度低與壽命短等瓶頸，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　研究團(tuán)隊(duì)以機(jī)械性能優(yōu)異的聚醚醚酮為基膜，引入低玻璃化溫度的季銨化聚苯乙烯（QPS）作為樹(shù)脂，研制出新型AEM復(fù)合膜。QPS材料在熱壓工藝及電池運(yùn)行中，可從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)為高彈態(tài)，起到類似“膠水”的作用，增強(qiáng)了膜-電極界面的結(jié)合強(qiáng)度，并促進(jìn)氫氧根（OH-）的高效傳輸。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合膜與電極的界面結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到23.5 N mm-1，相比傳統(tǒng)高玻璃化溫度（>200℃）聚芳基***膜，提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。優(yōu)化后的膜-電極結(jié)構(gòu)，改善了OH-傳輸動(dòng)力學(xué)，使純水電解系統(tǒng)在80℃、1.8V下，實(shí)現(xiàn)高達(dá)1200 mA cm-2的電流密度，并在500 mA cm-2電流密度下，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2464小時(shí)。

　　研究團(tuán)隊(duì)還采用160cm2的大面積電池進(jìn)行驗(yàn)證，在200 mA cm-2條件下持續(xù)運(yùn)行160小時(shí)，展現(xiàn)出良好的放大能力與工業(yè)化應(yīng)用前景。

　　該研究進(jìn)一步優(yōu)化了膜電極構(gòu)筑技術(shù)，為發(fā)展高效、長(zhǎng)壽命純水AEM電解技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）上。