微孔哌啶鎓阴离子交换膜

传导137 mS/cm@80°C

桥环[2.2]对环芳烷单元在聚芳基哌啶骨架中构建了局部固有微孔，形成高效化学离子通道，实现高电导率与超高稳定性。

Ziliang, Li · Siwen, Lu · Gao, Li · 阮雪华 · 姜晓滨 · 焉晓明 · 贺高红

Advanced Functional Materials 2025

具体参数

氢氧根电导率

{'zh': '137', 'en': '137'} mS cm⁻¹

溶胀率

{'zh': '23.1', 'en': '23.1'} %

碱性稳定性

{'zh': '5000', 'en': '5000'} h

H₂-O₂燃料电池峰值功率密度

{'zh': '1.55', 'en': '1.55'} W cm⁻²

H₂-空气(无CO₂)燃料电池峰值功率密度

{'zh': '1.07', 'en': '1.07'} W cm⁻²

电压衰减率

{'zh': '25.8', 'en': '25.8'} µV h⁻¹

技术优势

电导率破百

局部固有微孔形成连续高效的离子通道，使氢氧根电导率在80°C达到137 mS cm⁻¹，满足燃料电池大电流放电需求。

溶胀被锁住

刚性桥环骨架限制膜吸水后的尺寸变化，80°C溶胀率不超过23.1%，避免膜电极界面剥离。

耐碱五万小时级

在碱性环境中性能保持长达5000小时，对应燃料电池连续运行200小时电压衰减率仅25.8 µV h⁻¹，接近耐用寿命要求。

功率密度破1.5瓦

基于该膜的H₂-O₂燃料电池峰值功率密度达到1.55 W cm⁻²，突破1.5 W cm⁻²阈值，H₂-空气体系亦达1.07 W cm⁻²。

应用场景

• 阴离子交换膜燃料电池：提供高电导率、低溶胀的膜，支撑大功率输出。
• 氢能发电：用无CO₂空气运行，降低系统复杂性。
• 离子传导膜：微孔结构优化离子传输通道。
• 碱性电化学器件：高耐碱性适用于各类碱性电化学器件。