在水电解中使用UiO-66-NH2网络的高性能复合质子交换膜
Jingyu Pan1, Dezhou Gao1, Longhui Li2
1State Key Laboratory of Advanced Separation Membrane Materials, Tiangong University, Tianjin 300387, PR China; School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, PR China.
Journal of colloid and interface science
|August 22, 2025
概括
一个新的联网策略改善了水电解中的质子交换膜 (PEM) 的金属有机框架 (MOF). 这种方法增强了MOF分散和质子导电性,显著提高了PEM水电解效率.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 化学工程
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 是水电解中的质子交换膜 (PEM) 的有希望的质子导体.
- 挑战包括MOF分散和聚合物矩阵内有限的质子运输途径.
研究的目的:
- 开发UiO-66-NH2MOF的联网络策略,以提高它们在PEM中的性能.
- 改进基于MOF的PEM用于水电解的界面兼容性和质子传输.
主要方法:
- 使用联网策略创建联网UiO-66-NH2 (Si-UiO-66-NH2).
- Si-UiO-66-NH2被纳入了纳菲安膜.
- 复合膜的结构和质子导电性质的特征.
- 在质子交换膜水电解 (PEMWE) 细胞中评估了性能.
主要成果:
- Silane网络抑制了MOF的自我聚合,并在Nafion矩阵中增强了分散.
- Si-UiO-66-NH2@Nafion膜的膨胀率低 (在80°C时为15.7%),质子导电率高 (236.4 mS·cm−1).
- 优化膜将电池电压降至3. 0A·cm-2 (80°C) 的1. 887V,比重新制造的Nafion提高了15. 3%.
结论:
- 锡兰网络战略有效地解决了PEM中的MOF分散和质子传输限制.
- 这种方法显著提高了基于MOF的PEM的性能,以实现高效的质子交换膜水电解.
- 该研究为先进的水电解应用提供了可行的离子体/填充剂界面调制策略.


