SPVDF-HFP/PEG-MnO2复合质子传导膜的开发及其在质子电池中的应用研究

为解决高性能质子电池电解质材料的需求，研究人员开发了基于磺化聚偏氟乙烯-六氟丙烯(SPVDF-HFP)和聚乙二醇-二氧化锰(PEG-MnO2)的复合质子传导膜。该膜通过α→β相变重构晶体结构，显著提升热稳定性(Tmax 478°C)和机械性能(拉伸应力27.9 MPa)，并形成氢键网络实现2.5 V电化学窗口和1.4 V稳定开路电压，为高温质子电池提供创新解决方案。

　　

这项突破性研究将聚乙二醇修饰的二氧化锰(PEG-MnO₂)杂化填料引入磺化聚偏氟乙烯-六氟丙烯(SPVDF-HFP)基质，成功制备出具有"三高"特性的复合质子传导膜。通过精巧的分子设计，填料促使聚合物发生α→β晶相转变，结晶度降低带来令人惊喜的协同效应：热分解温度飙升至478°C，熔点稳定在144.5°C，同时机械强度达到2070 MPa模量。

更妙的是，PEG-MnO₂在膜内构建了三维氢键网络，像高速公路般为质子传输开辟通道。电化学测试显示该膜具备2.5 V的稳定窗口，组装的质子电池可输出1.4 V电压并持续工作48小时以上。这种集高导热、强机械和优异导电性于一身的"智能膜"，为下一代高温质子电池点亮了明灯。