Quaternized‐PAF Architecture Mediated Proton Channels to Enhance Ultra‐Robust Operation for 200 °C Proton Exchange Membrane Fuel Cells

质子交换膜燃料电池 质子 材料科学 建筑 化学工程 燃料电池 生物物理学 化学 纳米技术 生物 量子力学 物理 工程类 生物化学 艺术 视觉艺术
作者
Xinyi Zong,Haina Mi,Fei Chen,Xianfeng Guan,Yuhan Liu,Wei Hu,Nanwen Li,Chunzhu Jiang,Yunfeng Lu,Guangshan Zhu,Yan Wei,Jiujun Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (32): e202509085-e202509085 被引量:14
标识
DOI:10.1002/anie.202509085
摘要

In optimizing the trade-off between power density and phosphoric acid (PA) retention in PA-doped polybenzimidazole (PA-PBI) membrane for improving performance of high-temperature proton exchange membrane fuel cells (HT-PEMFCs), the self-reinforcing network of interfacial interactions of the HT-PEMs has to be deeply investigated. In this paper, a breakthrough strategy employing a quaternary ammonium (QA)-functionalized porous aromatic framework (QPAF-225) to synergistically integrate with sulfonated poly[2,2'-(p-oxydiphenylene)-5,5'-bibenzimidazole] (SOPBI) to form the robust HT-PEM is successfully developed. The ionic interactions between the cationic QA moieties and anionic sulfonic acid groups can establish a self-reinforcing proton-conductive network, while the high-density basic sites in QPAF-225 act as the PA reservoirs and can mitigate the leakage. When benchmarked against QA-deficient PAF-225-10 (10% PAF-225 in composite membrane) composite HT-PEMs and pristine SOPBI, the QPAF-225-10 composite delivers a high proton conductivity of 174 mS cm-1 at 200 °C and extremely high peak power density of 847 mW cm-2 of the HT-PEMFC under ultralow Pt/C loading (0.3 mg cm-2) at 200 °C operation, which surpasses most of PA-PBI systems reported in literatures. Critically, such a membrane exhibits ultralow voltage decay rate (0.04 mV h-1 over 904 h at 200 °C) and high PA retention ability, coupled with mechanical robustness exceeding industrial durability thresholds. This work transcends conventional additives by exploiting porous aromatic framework-mediated proton channels and PA-philic motifs, establishing a material paradigm for next-generation HT-PEMs that reconciles high-power operation with long-term stability in harsh electrochemical environments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
霍霍发布了新的文献求助10
1秒前
jxr发布了新的文献求助10
1秒前
Elarrina发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
FashionBoy应助整齐的鸡采纳,获得10
3秒前
molihuakai应助黄泉博采纳,获得10
3秒前
4秒前
RoKing发布了新的文献求助10
5秒前
summer完成签到 ,获得积分10
5秒前
Hello应助Elarrina采纳,获得10
6秒前
6秒前
传奇3应助浪花采纳,获得10
6秒前
Captain发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
科研mrxu完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
9秒前
饭饭发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
RoKing完成签到,获得积分10
12秒前
认真的不评应助茉莉花素采纳,获得10
12秒前
Dr_Fang完成签到,获得积分10
12秒前
星许完成签到 ,获得积分10
12秒前
ZoeyZoey完成签到 ,获得积分10
12秒前
苒苒发布了新的文献求助30
13秒前
深情安青应助XXY采纳,获得10
13秒前
13秒前
Maestro_S应助MMQ采纳,获得10
13秒前
14秒前
整齐的鸡发布了新的文献求助10
14秒前
16秒前
脑洞疼应助Captain采纳,获得10
17秒前
科研通AI6.2应助zhzh采纳,获得30
17秒前
拉长的鞅发布了新的文献求助10
17秒前
游帅发布了新的文献求助10
18秒前
wsqg123发布了新的文献求助10
18秒前
ping完成签到,获得积分20
18秒前
18秒前
樱花落雨完成签到,获得积分20
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
日本現代怪異事典 副読本 700
Concise Introduction to Heritage Studies 650
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7382177
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8989476
关于积分的说明 19122051
捐赠科研通 7021125
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3227155
关于科研通互助平台的介绍 2390203
邀请新用户注册赠送积分活动 2208002