酮胺COF离聚物

质子传导呼吸自如

仿效超嗜热菌渗透保护剂，与Nafion互穿协同保水，在中温下同时强化质子传导与氧传输。

杨建伟 · Xu, Hengyu · 李杰 · Gong, Ke · Han, Xianghao · Ke, Wu · Shao, Pengpeng · Zhu, Yuhao · Huang, Xin · 谢晶 · 王奉超 · 杨文秀 · 张腾 · 冯霄 · 王博

Science 2024

参数信息

峰值功率密度

18.1 W mgPt⁻¹

额定功率密度

9.5 W mgPt⁻¹

技术优势

中温不脱水

仿生渗透保护剂的α-氨基酮连接COF与Nafion通过协同氢键保水，抑制高温脱水，使离聚物在100–120°C保持质子传导能力。

氧传输阻力降

COF的开放框架提供刚性气体通道，与Nafion互穿后降低离聚物对氧气的传质阻力，使高电流密度下阴极氧供给改善。

功率密度大幅跃升

在商业Pt/C阴极上，与不加COF的电池相比，峰值功率密度提高101%，额定功率密度提高187%，直接提升中温PEMFC的输出能力。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：替代传统Nafion离聚物，缓解中温脱水与氧传输限制，提升功率密度。
• 中温燃料电池：针对100–120°C工况设计，使膜电极在该温度区间保持高效质子传导与氧传输。
• COF离聚物：作为离聚物添加剂或替代品，利用多孔骨架调控水合与气体通道。
• 氢能发电：提升氢空燃料电池功率密度，使发电系统在中温下获得更高输出与稳定性。