威廉希尔体育科研团队在国际期刊《Advanced Functional Materials》发表最新研究成果

近日，威廉希尔体育材料与化学工程学院氢能领域科研团队在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（自然指数期刊，一区Top期刊，影响因子19）上发表题为“Phosphoric Acid-in-Clay Electrolyte Boosting Polybenzimidazole Membranes for High-Performance Fuel Cells”的研究论文。材化学院硕士研究生王贝为第一作者，材化学院刘清亭教授、深圳理工大学李南文教授以及株洲时代新材料科技股份有限公司杨军为共同通讯作者，威廉希尔体育为论文第一单位。

在追求清洁能源的道路上，氢燃料电池因其高效、零排放的特性成为全球研发热点。然而，长期以来，磷酸（PA）掺杂聚苯并咪唑膜在实际应用中面临PA渗漏、塑化效应、关键组件中毒等难题，制约了其进一步发展。针对以上问题，本研究提出了一种具有三维质子传导网络的磷酸嵌入埃洛石（PA@HNTs）的Acid-in-Clay新型固态电解质，在180°C/0% RH条件下实现了85.81 mS cm^-1的卓越质子传导率。通过原位聚合法将PA@HNTs引入接枝型聚苯并咪唑基体，成功开发出性能优异的自具微孔特征复合膜。当PA@HNTs含量为5 wt.%时，复合膜在90°C/98% RH和180°C/0% RH条件下的质子传导率分别达到0.080 S cm^-1和0.127 S cm^-1。这一优异性能源于复合膜中PA@HNTs这种地聚物电解质和亚纳米孔道中富含的大量PA构建了致密且连续的氢键网络，通过"packed-acid mechanism"与"Grotthuss mechanism"的协同作用实现了涵括高温无水、低温有水等复杂工况下超快质子传输。PA@HNTs/g-ABPBI复合膜为宽温域燃料电池的运行提供了具有前景的解决方案。

研究工作得到湖北省重点项目（2021BGD018）基金的支持。