科研人员通过膜-电极界面工程实现超2400小时纯水AEM电解

近日，中国科学院大连化学物理研究所邵志刚、赵云团队在阴离子交换膜（AEM）电解领域取得新进展。研究团队通过膜–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。

研究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℃）聚芳基哌啶膜，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℃、1.8V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。

研究团队还采用160cm²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。

该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。

相关研究成果发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。

论文链接

科研人员通过膜-电极界面工程实现超2400小时纯水AEM电解