前言

在“双碳”目标引领下，燃料电池作为新型清洁能源设备广受关注。主流质子交换膜燃料电池依赖全氟磺酸膜与贵金属催化剂，存在成本高昂、燃料渗透率高等痛点，这催生了更具潜力的替代方案——阴离子交换膜燃料电池。后者因可摆脱贵金属依赖、反应动力学更优等优势，成为研究热点。然而，其核心部件阴离子交换膜正面临两大瓶颈：离子传导率偏低与碱稳定性不足，严重制约电池的功率密度与使用寿命。面对该困境，以“构效关系”为核心，通过对阴离子交换膜的分子结构进行创新设计，成为实现高性能耐用聚电解质膜的有效策略。该路径旨在从材料源头突破性能瓶颈，为绿色能源产业化进程提供理论支撑。

沙龙流程及内容

活动开始，谢宁老师向学生们介绍核心是用新一代电解质膜——阴离子交换膜（AEM）替代传统全氟磺酸膜（如Nafion），并解决了当前AEM电导率低、稳定性差等痛点，大幅提升性能与经济性。谢老师引导学生理解了AEM的构效关系：通过分子结构设计工程策略（侧链接枝、分子间作用、嵌段），提高了AEM的电导率与稳定性，并解决了二者之间的“trade-off”效应。其中，所设计的AEM的电导率接近Nafion，碱/氧化稳定性得到有效提升。在燃料电池中，其功率密度超过700 mW cm^-2，长期运行中的电压衰减率仅0.03 mV h^-1，展现出良好的应用前景。

结语

在未来，随着高性能耐用聚电解质膜的持续进步和应用场景的不断拓展，将更适用于新型清洁能源设备的大规模使用。随着智能化制备技术与绿色改性方法的发展，阴离子交换膜将进一步突破成本与性能瓶颈，逐步替代传统燃料电池，成为推动“双碳”目标实现、构建绿色能源体系的核心材料之一，为全球可持续发展注入新的动力。