在过去的十年中，低成本的阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）已经被研究作为质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的一种有前途的替代储能技术。阴离子交换膜燃料电池发展面临的主要障碍是其性能较差的关键组件——阴离子交换离聚物（AEIs）和膜（AEMs）。

近日，韩国汉阳大学Young Moo Lee报道了开发了一系列聚(芴基芳基哌啶鎓)（poly(fluorenyl aryl piperidinium) ，PFAP-x）共聚物用于AEMs和AEIs。

文章要点

1）研究人员设计了poly(fluorene-co-biphenyl N,N′-dime-thylpiperidinium) （PFBP-x）和poly(fluorene N,N-dimethylpi-peridinium-co-nonafluoride) (PFPN-x)用于AEIs，而专门采用poly(fluorene-co-terphenyl N,N′-dimethyl-piperidinium) (PFTP-x)来设计AEMs。

2）实验结果显示，PFTP-13 AEMs同时具有优异的机械性能（80 MPa TS和约1500 MPa SM），良好的尺寸稳定性和98 °C下200 mS cm⁻¹ 的OH⁻电导率。AEMFC的性能结果表明，具有合适水蒸气渗透率的PFBP-14 AEIs在中低相对湿度下表现出优异的峰值功率密度（PPDs），并改善了AEMFCs的传质效率和水扩散性能。在H₂-O₂和H₂-空气中，AEMFC的PPDs分别达到2.34和1.25 W cm^-2。原位耐久性试验表明，该AEMFC可以在0.2 A cm⁻²电流密度下，在70 °C下稳定工作200 h。所有这些结果表明，这些刚性PFAP AEMs和AEIs是极有前途的AEMFC候选材料。

参考文献

Chen, N., Wang, H.H., Kim, S.P. et al. Poly(fluorenyl aryl piperidinium) membranes and ionomers for anion exchange membrane fuel cells. Nat Commun 12, 2367 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-22612-3

https://doi.org/10.1038/s41467-021-22612-3