在質子交換燃料電池膜和可逆電滲析等領域，對聚合物膜的含水量控制是一個重要的研究方向。外部的熱量和水量控制系統使得整個體系的質量和體積都有所增加，通過研究聚合物膜的持水量以及維持離子傳輸性能的機理，來減少質量和體積的增加，顯得尤為重要。
以質子交換燃料電池來說，聚合物膜的持水量對于水合離子的傳輸性能起到了關鍵作用。電化學反應產生的水將會使得聚合物膜發生自潤濕，然而，在較高溫度和干燥情況下，聚合物膜會產生較大的水量損失，從而影響離子交換性能。
圖1. 受濕度響應的離子交換膜
有鑒于此，Park等人報道了一種全新的解決方案，不需要依賴外部系統就可以實現對水量的控制。
研究人員利用等離子體處理的BPSH疏水涂層表面的納米縫隙就能夠控制聚合物膜的持水量。在較低溫度和較大濕度時，納米縫隙保持開放狀態；在較高溫度和干燥情況下就會收縮變小，納米縫隙又保持關閉狀態。這些納米縫隙就像閥門一樣，能開能關，起到了控制水在聚合物膜上的吸附，以維持離子的傳導性。這種帶有納米縫隙疏水涂層的碳氫化合物燃料電池膜在適當溫度下操作時，電化學性能得到較大提高；同時，帶有這種涂層的可逆電滲析膜也表現出更好的離子選擇性和較低的阻力。
圖2. 自濕潤的納米縫隙疏水膜
圖3. 等子離子體聚合示意圖
圖4. 自濕潤的納米縫隙疏水膜對燃料電池和可逆電滲析離子交換性能的影響
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