我院王秀琴博士近期在阴离子交换膜电解水制氢领域取得重要研究进展。该成果以“Macromolecular crosslinked poly(aryl piperidinium)-based anion exchange membranes with enhanced ion conduction for water electrolysis”为题发表在国际著名期刊《Journal of Membrane Science》(IF = 9.5，中科院一区Top)。该论文第一署名单位为东莞理工学院，王秀琴博士是该论文的第一作者，程发良教授和中国科学技术大学的徐铜文教授为论文的共同通讯作者。
随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧，可再生和清洁能源解决方案变得日益重要。碱性水电解（AWE）作为一种关键的能源转换技术，以其高效率、可持续性和环境友好性而闻名。它将水转化为氢气和氧气，为基于H2的燃料电池和化学合成提供了清洁能源。传统的AWE通常使用高浓度碱性溶液（5.5 - 8.0 M KOH）作为电解质，并利用多孔隔膜分隔阴阳极。然而，多孔隔膜会导致氢氧穿透混合，从而产生爆炸的风险。阴离子交换膜水电解技术（AEMWE）因其使用低浓度碱性条件（≤ 1 M）或纯水以及产生高纯度氢气的能力而受到广泛关注。
阴离子交换膜（AEMs）在AEMWE中扮演着至关重要的角色，然而，AEMs的离子电导率和尺寸稳定性之间难以平衡仍是制约高性能电解水制氢技术发展的关键因素。针对上述问题，本研究利用部分功能化的聚苯醚作为大分子交联剂，制备了新型交联型AEMs。由于交联结构的存在，交联型AEMs的溶胀率远低于非交联型膜。在80 °C时表现出高达139.4 mS cm-1的离子电导率，这归因于其良好的微相分离结构。此外，该膜还具有出色的碱性耐久性，在60 °C的1 M KOH中经过2400小时后仍保持了86%以上的离子电导率。将膜组装到电解槽，在80 °C（2.0 V）下实现了最大电流密度1440 mA cm-2。这些研究结果表明本研究设计的阴离子交换膜材料在电解水技术中的潜在应用前景。
本研究得到了广东省基础与应用基础研究联合基金（编号2023A1515110929）、广东省重点建设学科研究能力建设项目（编号2021ZDJS088、2022ZDJS031）、广东省高校重点平台和重大科研项目（编号2023ZDZX3037）、SSL科技专员计划（20234427-01KCJ-G）以及安徽省重大产业创新项目（AHZDCYCX-LSDT2023-08）的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.122717
撰稿：王秀琴
一审：李春志 二审：高 峰 终审：兰善红
