基于二烯丙基铵环聚物的高性能阴离子交换膜优化设计及其在水电解制氢中的应用

为解决阴离子交换膜(AEMs)在AEM水电解(AEMWE)中离子电导率不足的瓶颈问题，研究人员通过二烯丙基二甲基氯化铵与四烯丙基溴化铵交联剂的环聚合反应，开发出具有精确调控水合特性的PDT膜。该膜在80℃纯水和1 m KOH中分别实现0.71 A cm?2和5.25 A cm?2的优异电解性能，连续运行300小时保持稳定，其OH?扩散机制研究为高性能AEM设计提供新思路。

　　

阴离子交换膜(AEMs)作为绿色制氢技术AEM水电解(AEMWE)的核心组件，其性能突破面临两大挑战：离子传导机制不明确和导电率不足。科研团队创新性地采用二烯丙基铵单体环聚合策略，在聚四氟乙烯多孔基底中构建交联网络结构，通过调控四烯丙基溴化铵(TAAB)交联剂含量精准优化膜性能。研究发现，决定氢氧根(OH^?)传导的关键因素并非电荷密度，而是由膜内水含量主导的离子扩散能力。

所得PDT膜展现出卓越的热机械稳定性和气体阻隔性，在80℃测试条件下创下双重突破：纯水电解时电流密度达0.71 A cm^?2(1.8V)，1摩尔浓度KOH溶液中更飙升至5.25 A cm^?2，性能远超商业膜材。更令人振奋的是，该膜在60℃碱性环境中持续运行300小时仍保持稳定，这得益于其独特的"水合工程"设计——通过精确调控微环境水分子分布，构建了高效的OH^?传输通道。

这项研究不仅为高性能AEM制备提供了可量产的环聚合成方案，更通过揭示离子扩散主导的传导机制，为下一代电解水膜材料设计指明了方向。其突破性进展将加速低成本、高效率绿色氢能技术的产业化进程。