近日，我所燃料电池研究部燃料电池系统科学与工程研究中心（DNL0301组群）邵志刚研究员、赵云研究员团队在阴离子交换膜碱稳定性的研究中取得新进展。团队通过在阳离子官能团上构筑合适的亲水硅氧网络，提高阴离子交换膜的碱稳定性。
阴离子交换膜是碱性能源器件（碱性燃料电池、电解水）的关键材料，近年来备受关注。然而，阴离子交换膜碱稳定性低，严重制约了相关能源器件的应用。
本工作中，团队通过监测微区温度，在燃料电池的运行中检测并计算阴极局部λ值，发现阴极局部λ值随电流密度的提高和相对湿度的降低而降低。基于此，团队进一步通过Menshutkin反应，将碘甲基三甲基硅烷修饰在阳离子官能团上，并将硅氧烷进行水解得到三维硅氧交联网络。团队利用二维红外相关光谱证明，膜内水状态由中等强度氢键结合水转变为强氢键结合水。该阴离子交换膜在严苛环境下（λ=4）的非原位碱稳定性测试中表现出提升的碱稳定性。同时，该阴离子交换膜在高电流密度和低相对湿度的工况下均表现出优异的保水性能，可以缓解官能团的降解。进一步，团队通过加速衰减测试证明，该阴离子交换膜组装的燃料电池具有更低的电压衰减率，电池中阴极侧膜和离聚物均发生严重的衰减，而该阴离子交换膜却表现出更高碱稳定性。该工作为高耐碱性阴离子交换膜的设计提供新思路。
近年来，邵志刚和赵云团队致力于高性能阴离子交换膜及其能源器件研究，在阴离子交换膜设计制备方面取得系列进展（Nature Commun.，2025；J. Membr. Sci.，2025;J. Membr. Sci.,2024），为阴离子交换膜进一步发展提供良好的借鉴。
相关研究成果以“Improving Alkali Stability of Anion Exchange Membrane by A Super Water-retention Strategy”为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。上述工作得到国家自然科学基金、中国科学院A类先导专项“基于高比例可再生能源的储能关键技术与示范”、辽宁省优秀青年科学基金、辽宁省兴辽英才计划、我所创新基金等项目的支持。（文/图 任志伟、赵云）
