基于电纺纳米纤维增强型Aquivion复合质子交换膜实现高性能燃料电池

来自国际团队的研究人员通过将短侧链离聚物引入PVDF-TFE电纺垫，开发出Aquivion基纳米复合质子交换膜。该膜在80°C/100%RH下质子电导率达86 mS·cm?1，氢渗透性降低且尺寸稳定性提升，燃料电池测试中功率密度达534 mW·cm?2，性能媲美商用Nafion 211膜，为高性能燃料电池提供创新解决方案。

　　

通过电纺丝与浸渍技术制备了基于Aquivion离聚物和聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物（poly(vinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene), PVDF–TFE）混合电纺纳米纤维的纳米复合膜。研究首次将短侧链离聚物引入PVDF–TFE电纺垫体系，并系统评估了其质子传导性、氢气渗透性及微观形态，与原始Aquivion膜进行对比。结果显示：纳米复合膜质子电导率（80°C、100%相对湿度下为86 mS·cm^?1）较纯Aquivion膜（100 mS·cm^?1）略有下降，但氢气渗透性显著降低，且尺寸稳定性增强。在膜电极组装测试中，复合膜性能超越原始膜，与商用Nafion 211膜相当——在电流密度1.2 A·cm^?2时功率输出达534 mW·cm^?2（商用膜为571 mW·cm^?2）。该研究证明将含离聚物纳米纤维整合于离子膜中是提升燃料电池性能的有效强化策略，适用于离子交换相关领域。