基于三聚氰胺共价有机框架/磺化聚苯并咪唑复合膜(PEM)的燃料电池性能优化研究

研究人员针对聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)在苛刻条件下出现的质子交换膜(PEM)化学/热性能衰减问题，开发了新型三聚氰胺基共价有机框架(MIP-COF)嵌入磺化聚苯并咪唑(SPBI)的纳米复合膜。该研究通过界面氢键作用提升离子传输效率，15% MIP-COF负载量下获得0.108 S/cm质子传导率(80°C)，为高性能PEM开发提供新思路。

　　

燃料电池的核心组件——质子交换膜(PEM)的性能直接决定聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)的工作效率。在极端工况下，传统电解质材料往往面临化学稳定性和热稳定性的双重挑战，导致不可逆的性能衰退。这项突破性研究创新性地将三聚氰胺基共价有机框架(MIP-COF)与磺化聚苯并咪唑(SPBI)聚合物复合，制备出新型纳米复合膜。

通过精细的表征技术，科研团队系统评估了材料的微观结构、形貌特征、离子传输机制以及热化学稳定性。研究发现，MIP-COF与SPBI界面形成的氢键网络显著提升了质子传导效率，同时保持了优异溶胀控制和吸水性能。最优化的15% MIP-COF负载样品在80°C下展现出0.108 S/cm的卓越质子电导率。

这项研究不仅证实了共价有机框架材料在PEM领域的应用潜力，更为开发耐高温、长寿命的燃料电池电解质提供了创新解决方案，对推动清洁能源技术发展具有重要意义。