聚合物电解质膜的当前挑战与前景

聚合物电解质膜是带电的聚合物，呈膜状，可将阳极反应与阴极反应分开，从而制造出紧凑且高效的电化学设备。近年来，在燃料电池的快速发展推动下，先进聚合物电解质膜的开发取得了巨大的成功，这些燃料电池有望提供清洁且高效的可持续能源。然而，限制聚合物电解质膜广泛应用的缺陷仍然存在。这些缺陷包括氟化聚合物电解质膜的高成本、非氟化芳香族聚合物基聚合物电解质膜在低湿度条件下的离子传输能力差、耐久性不足，以及为燃料电池以外应用设计的先进聚合物电解质膜的功能驱动设计。在此我们简要讨论几个重要的挑战，这些挑战需要在聚合物电解质膜广泛应用于实际应用之前解决。这些挑战包括如何突破相分离聚合物电解质膜设计策略对进一步提高膜导电性的限制、如何开发适用于高温和低湿工作环境的质子交换膜，以及如何设计耐碱阴离子交换膜并针对其在氢燃料电池之外的应用。我们还介绍了过去几年在这些方面取得的突破，并建议需要额外关注的未来方向。