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高性能質子交換膜是質子交換膜燃料電池（PEMFC）的關鍵。

重慶大學Zidong Wei和Jianchuan Wang等首次制備了一種新型“自增強”質子交換膜，它由全氟磺酸（PFSA）樹脂及其納米纖維作為增強材料組成。

本文要點：

（1）

采用這種策略，傳統纖維增強膜的界面相容性問題得到了充分解決，并且可以摻入高達80wt%的PFSA納米纖維。此外，由于PFSA納米纖維內的鏈取向，單根纖維表現出1.45S cm^-1的超高電導率，導致迄今為止制備的“自增強”PEM的最先進質子電導率（1.1S cm^-1），與整體PFSA膜（0.29S cm^-1）相比提高了一個數量級。它超越了包括廣受歡迎的GORE-SELECT和Nafion HP膜在內的任何商用質子交換膜，是唯一電導率達到100S cm^-1級別的質子交換膜。

（2）

此外，膜的機械強度和溶脹率均同時得到顯著提高。基于高性能“自增強”質子交換膜，H₂-O₂和H₂-空氣燃料電池的峰值功率密度分別高達3.6 W cm^-2和1.7 W cm^-2。這種策略可以應用于任何聚合物電解質膜。

參考文獻:

L. Zeng, X. Lu, C. Yuan, W. Yuan, K. Chen, J. Guo, X. Zhang, J. Wang, Q. Liao, Z. Wei, Self-Enhancement of Perfluorinated Sulfonic Acid Proton Exchange Membrane with Its Own Nanofibers. Adv. Mater. 2024, 2305711.

DOI: 10.1002/adma.202305711

https://doi.org/10.1002/adma.202305711