近日，中國科學院大連化學物理研究所邵志剛、趙云團隊在陰離子交換膜（AEM）電解領域取得新進展。研究團隊通過膜-電極界面工程，提升了純水AEM電解的耐久性，實現了超過2400小時的高穩定性運行。
AEM電解水被廣泛認為是下一代綠色制氫的關鍵技術之一。當前，AEM系統大多需依賴氫氧化鉀等堿性支撐電解質，易導致雙極板腐蝕、分流電流等問題，并加速膜材料降解。實現純水進料是AEM電解技術發展的核心目標，但仍面臨膜-電極三相界面不穩定、電流密度低與壽命短等瓶頸，嚴重制約了其產業化應用。
研究團隊以機械性能優異的聚醚醚酮為基膜，引入低玻璃化溫度的季銨化聚苯乙烯（QPS）作為樹脂，研制出新型AEM復合膜。QPS材料在熱壓工藝及電池運行中，可從玻璃態轉為高彈態，起到類似“膠水”的作用，增強了膜-電極界面的結合強度，并促進氫氧根（OH-）的高效傳輸。
實驗結果表明，該復合膜與電極的界面結合強度達到23.5 N mm-1，相比傳統高玻璃化溫度（>200℃）聚芳基哌啶膜，提升了兩個數量級。優化后的膜-電極結構，改善了OH-傳輸動力學，使純水電解系統在80℃、1.8V下，實現高達1200 mA cm-2的電流密度，并在500 mA cm-2電流密度下，連續穩定運行2464小時。
研究團隊還采用160cm2的大面積電池進行驗證，在200 mA cm-2條件下持續運行160小時，展現出良好的放大能力與工業化應用前景。
該研究進一步優化了膜電極構筑技術，為發展高效、長壽命純水AEM電解技術及其產業化應用奠定了基礎。
相關研究成果發表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。
論文鏈接
科研人員通過膜-電極界面工程實現超2400小時純水AEM電解
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