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  聚合物電解質(zhì)膜作為電化學(xué)裝置的核心組件，長(zhǎng)期以來受到了廣泛的關(guān)注和研究。目前報(bào)道的大多數(shù)聚合物電解質(zhì)膜整體性能仍存在一些不足，需要進(jìn)一步探究。近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文教授針對(duì)當(dāng)前聚合物電解質(zhì)膜存在的問題及未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。文章探討了聚合物電解質(zhì)膜實(shí)際應(yīng)用所面臨的重要挑戰(zhàn)（包括如何突破常用相分離策略提高聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率的限制，如何開發(fā)適用于高溫低濕工作環(huán)境的質(zhì)子交換膜，如何提升陰離子交換膜耐堿性及未來可擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景），綜述了高性能聚合物電解質(zhì)膜的先進(jìn)設(shè)計(jì)策略并進(jìn)一步提出了未來發(fā)展方向。

  （1）簡(jiǎn)要總結(jié)了目前突破常規(guī)相分離方法構(gòu)筑高電導(dǎo)率聚合物電解質(zhì)膜的方法，包括引入分子機(jī)器概念、微孔聚合物結(jié)構(gòu)等，但相關(guān)方法仍在存在不足，下一步需要開發(fā)更多基于穩(wěn)定官能團(tuán)的超分子體系、更穩(wěn)定微孔構(gòu)筑策略等方法，制備高電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性聚合物電解質(zhì)膜；

  （2）高溫燃料電池具有眾所周知的優(yōu)勢(shì)，是未來燃料電池發(fā)展的重要方向。目前可用于高溫燃料電池的質(zhì)子膜較少，且存在一定問題（例如(1)磷酸摻雜膜的力學(xué)性能嚴(yán)重退化;(2) Pt基催化劑磷酸中毒;(3)冷啟動(dòng)引起的水凝析誘導(dǎo)PA浸出等）。后續(xù)需要從提升磷酸基團(tuán)穩(wěn)定性出發(fā)，同時(shí)兼具傳導(dǎo)質(zhì)子能力，如進(jìn)一步研究開發(fā)基于共價(jià)接枝的磷化官能團(tuán)型質(zhì)子膜、引入分子機(jī)器等超分子概念結(jié)合磷化官能團(tuán)，賦予功能基團(tuán)兼具穩(wěn)定性與移動(dòng)性等；

  （3）簡(jiǎn)要總結(jié)了目前文獻(xiàn)報(bào)道高耐堿陽離子基團(tuán)（如不含β-氫的QA 基團(tuán)、取代的咪唑鎓基團(tuán)、脂環(huán)族 QA 基團(tuán)、有機(jī)金屬陽離子等），聚合物主鏈（不含極性官能團(tuán)的芳香聚合物或脂肪族聚合物）和聚電解質(zhì)結(jié)構(gòu)（微相分離結(jié)構(gòu)和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）。發(fā)展無極性官能團(tuán)主鏈?zhǔn)俏磥硖岣邏A穩(wěn)定性的重要手段，需要開發(fā)更多高分子聚合方式構(gòu)建穩(wěn)定高分子材料，同時(shí)可以引入具有次級(jí)相互作用的穩(wěn)定功能單體參與聚合，制備高穩(wěn)定、高自組裝能力的陰離子交換膜，以期獲得高電導(dǎo)、高穩(wěn)定性。未來陰離子交換膜在電解水制氫、電化學(xué)CO₂ 轉(zhuǎn)化（或氨合成）等方向具有重要的應(yīng)用潛力。

  相關(guān)研究工作以“Current Challenges and Perspectives of Polymer Electrolyte Membranes”為題發(fā)表于(Macromolecules, doi.org/10.1021/acs.macromol.1c02053)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院副研究員葛曉琳和博士后張帆為論文共同第一作者，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院徐銅文教授和楊正金教授為文章共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c02053