磺酸根-咪唑鎓离子对功能化MOF

超质子传导

将柔性离子对MOF嵌入交联聚乙烯醇，构筑连续氢键网络，实现燃料电池用高质子传导复合膜。

李子银 · Yongnan, Zhou · Jun, Hu · Chao, Shi · 刘世文 · Ge, Yuanyu · 周天池 · Ye, Yingxiang

Chemical Engineering Journal 2024

参数信息

质子电导率

2.4×10⁻² S cm⁻¹

活化能

41 kJ/mol

单电池功率密度

49.3 mW cm⁻²

技术优势

电导率跃升

柔性磺酸链与PVA羟基形成连续氢键网络，质子传输阻力降低，80°C、90% RH下达到2.4×10⁻² S cm⁻¹。

活化能更低

质子传输活化能仅41 kJ/mol，说明离子在膜内迁移更容易，有利于实际工况下的性能。

吸水性增强

复合膜亲水性提高，吸水量显著增加，为质子传导提供充足介质，同时保持良好机械性能。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：直接作为复合质子交换膜，提升燃料电池在高温低湿下的输出性能。
• 氢能全产业链：为氢能利用中的关键膜材料提供高传导、易加工的MOF基解决方案。
• MOF质子导体：通过离子对功能化和聚合物复合，显著提升MOF材料的质子传导率与实用性。