研究实现超过2400小时纯水阴离子交换膜电解

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员邵志刚、研究员赵云团队在阴离子交换膜（AEM）电解领域取得新进展。团队通过膜-电极界面工程，提升了纯水AEM电解的耐久性，实现了超过2400小时的高稳定性运行。相关成果发表在《先进能源材料》。

AEM电解水被广泛认为是下一代绿色制氢的关键技术之一。当前，AEM系统大多需依赖氢氧化钾（KOH）等碱性支撑电解质，易导致双极板腐蚀、分流电流等问题，并加速膜材料降解。实现纯水进料是AEM电解技术发展的核心目标，但仍面临膜-电极三相界面不稳定、电流密度低与寿命短等瓶颈，严重制约了其产业化应用。

在本工作中，团队以机械性能优异的聚醚醚酮为基膜，引入低玻璃化温度的季铵化聚苯乙烯（QPS）作为树脂，研制出新型AEM复合膜。QPS材料在热压工艺及电池运行中可从玻璃态转为高弹态，起到类似“胶水”的作用，增强了膜-电极界面的结合强度，并促进氢氧根（OH-）的高效传输。

实验结果表明，该复合膜与电极的界面结合强度达到23.5N mm?1，相比传统高玻璃化温度聚芳基哌啶膜提升了两个数量级。优化后的膜-电极结构改善了OH-传输动力学，使纯水电解系统在80℃、1.8伏下实现高达1200毫安/平方厘米的电流密度，并在500毫安/平方厘米电流密度下连续稳定运行2464小时。此外，团队还采用160平方厘米的大面积电池进行验证，在200毫安/平方厘米条件下持续运行160小时，展现出良好的放大能力与工业化应用前景。

本研究进一步优化了膜电极构筑技术，为发展高效、长寿命纯水AEM电解技术及其产业化应用奠定了基础。