东华大学,Nature Chemistry!
纳米人
2026-06-05 11:34
文章摘要
本研究针对传统质子交换膜(PEM)因微相分离结构导致的选择性与电导率权衡、质子传输机制模糊等关键问题,采用超分子工程策略,将三角型阳离子构筑基元与聚氧金属酸盐(POM)阴离子通过定向C–H···阴离子氢键进行尺寸匹配锚定,成功构建了具有规则一维通道的多孔聚阴离子-有机框架(POF)。磺酸基合成后修饰显著提升了框架的质子电导率,其传输机制依赖于通道选择性水合和渗透氢键网络。将POF纳米颗粒集成到Nafion基质中,所得杂化膜在85°C、98%相对湿度下电导率达0.191 S cm⁻¹,燃料电池峰值功率密度达1367 mW cm⁻²,较商业Nafion膜提升133%,且长期稳定性优异。本研究为设计下一代高功率燃料电池核心组件提供了重要蓝图。
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