【海川化工科技前沿】大连化物所通过膜-电极界面工程实现超2400小时纯水AEM电解

海川老鱼 · 发表于 2025-9-24 20:31:05

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大连化物所通过膜-电极界面工程实现超2400小时纯水AEM电解

近日，我所燃料电池研究部燃料电池系统科学与工程研究中心（DNL0301组群）邵志刚研究员、赵云研究员团队在阴离子交换膜（AEM）电解领域取得新进展。团队通过膜-电极界面工程，提升了纯水AEM电解的耐久性，实现了超过2400小时的高稳定性运行。

AEM电解水被广泛认为是下一代绿色制氢的关键技术之一。当前，AEM系统大多需依赖氢氧化钾（KOH）等碱性支撑电解质，易导致双极板腐蚀、分流电流等问题，并加速膜材料降解。实现纯水进料是AEM电解技术发展的核心目标，但仍面临膜-电极三相界面不稳定、电流密度低与寿命短等瓶颈，严重制约了其产业化应用。

在本工作中，团队以机械性能优异的聚醚醚酮为基膜，引入低玻璃化温度的季铵化聚苯乙烯（QPS）作为树脂，研制出新型AEM复合膜。QPS材料在热压工艺及电池运行中可从玻璃态转为高弹态，起到类似“胶水”的作用，增强了膜-电极界面的结合强度，并促进氢氧根（OH-）的高效传输。

实验结果表明，该复合膜与电极的界面结合强度达到23.5 N mm⁻¹，相比传统高玻璃化温度（>200℃）聚芳基**膜提升了两个数量级。优化后的膜-电极结构改善了OH-传输动力学，使纯水电解系统在80℃、1.8 V下实现高达1200 mA cm-2的电流密度，并在500 mA cm-2电流密度下连续稳定运行2464小时。此外，团队还采用160 cm2的大面积电池进行验证，在200 mA cm-2条件下持续运行160小时，展现出良好的放大能力与工业化应用前景。

近年来，邵志刚和赵云团队持续聚焦高性能AEM电解水技术，在阴离子交换膜设计与制备方面取得系列进展（Adv. Funct. Mater.，2025；Nature Commun.，2025；J. Membr. Sci.，2024）；本研究进一步优化了膜电极构筑技术，为发展高效、长寿命纯水AEM电解技术及其产业化应用奠定了基础。

相关研究成果以“Achieving 2400+ Hours Pure Water-Fed Electrolysis via Hydro*de Exchange Membrane-Electrodes Interface Engineering”为题，发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。上述工作得到了**自然科学基金、中国科学院A类先导专项“基于高比例可再生能源的储能关键技术与示范”、辽宁省优秀青年科学基金项目、辽宁省兴辽英才计划等项目的资助。

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海川老鱼 · 发表于 2025-9-25 13:24:52