氫氧化物交換膜 (HEM) 水電解由于其成本低廉和優(yōu)異的性能而有望實(shí)現(xiàn)綠色制氫。 然而，HEM 在強(qiáng)堿性溶液中往往穩(wěn)定性不足，特別是在原位電解操作條件下，阻礙了其商業(yè)化。
近日，天津大學(xué)Meiling Wu，Zhongyi Jiang，Kai-Ge Zhou，Haoran Jiang，中科院大連化物所Yun Zhao發(fā)現(xiàn) HEM 的原位穩(wěn)定性主要受到其熱導(dǎo)率低導(dǎo)致的局部積熱的影響。
文章要點(diǎn)
1）研究人員提出了具有高效三維 (3D) 熱擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)的高導(dǎo)熱 HEM，以提高 HEM 在水電解中的原位穩(wěn)定性。
2）基于 3D 導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，聚合物 HEM 的熱導(dǎo)率提高了 32 倍，從而在電流密度為 1 A cm?2 的水電解槽中將 HEM 溫度降低了 4.9 °C。因此，導(dǎo)熱性 HEM 在 20,000 次啟動(dòng)/停止循環(huán)后幾乎不會(huì)發(fā)生降解，與水電解器中的純聚合物 HEM 相比，降解率降低了 6 倍。
這項(xiàng)研究表明了 HEM 的導(dǎo)熱性對(duì)水電解耐久性的重要性，為在水電解、燃料電池等實(shí)際運(yùn)行條件下合理設(shè)計(jì)高耐久性 HEM 提供了指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
Wang, W., Guo, R., Zheng, A. et al. Promoting in-situ stability of hydroxide exchange membranes by thermally conductive network for durable water electrolysis. Nat Commun 16, 934 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-56262-6
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56262-6
