近年来，人们对用于燃料电池的聚合物电解质膜（PEMs）的兴趣正不断推动渗透技术的发展。尽管通过溶液浇铸将离聚体插入到机械坚固的增强结构中，可以获得具有低成本和高效率的电解质。然而，这种制造过程的结果通常会继续带来与组合物的疏水和亲水部分之间的结构复杂性和自组装动力学相关的挑战，这反过来又需要额外的加工步骤并增加生产成本。

近日，韩国科学技术研究院（KIST）Jin Young Kim报道了通过离心胶体浇铸（C3）一步法，成功制备了一种高度致密的用于燃料电池的ePTFE-PFSA 聚合物复合膜（PCMs）。

文章要点

1）研究发现，在离心场下，PFSA对ePTFE的助熔剂设置增加，并提高了基体与增强体相互作用的速率，以推进组装过程。

2）结合结构分析和粗粒度分子动力学模拟结果，研究人员确定了制备的PCM的微观/宏观结构特征。结果表明，C3法能够形成高密度离聚体基体增强复合材料，复合材料由具有特定结晶度和离子团簇尺寸的微相分离的离聚体结构组成。而这一结果在传统方法中的单步涂布步骤中基本上不可能获得的。

3）与商业原始膜相比，这些结构属性确保了PCM具有更佳的质子传导性、更大的应变稳定性和更低的气体交叉性能。在实际燃料电池操作下，与传统工艺相比，对电池整体性能的提高具有明显的效果。此外，通过采用服装行业中成熟的离心涂覆工艺来制备机械稳定的质子导电质子交换膜，极大地扩展了其在与质子交换膜兼容的包括水分解和氧化还原液流电池在内的电化学应用。

参考文献

Sunhee Jo, et al, Single-Step Fabrication of Polymeric Composite Membrane via Centrifugal Colloidal Casting for Fuel Cell Applications, Small Methods 2021

DOI: 10.1002/smtd.202100285

https://doi.org/10.1002/smtd.202100285