本文785字，阅读约需2分钟

摘要：量子科学技术研究开发机构利用量子束之一的伽马射线，通过使具有优良机械强度和耐化学性的高分子膜材料与具有离子传导性的有机分子相结合，开发出一种新型阴离子电解质膜，同时满足了耐碱性（高耐久性）以及高氢氧离子传导性（高输出功率）。

关键字：阴离子交换膜燃料电池、电解质膜、燃料电池系统、高输出功率、电极催化剂

燃料电池汽车所使用的燃料电池通过使燃料氢与空气中的氧气反应实现发电，而燃料电池的核心材料就是燃料电池膜（电解质膜）。目前市面上常见的燃料电池为“质子膜型”。质子，即氢离子（H⁺），通过电解质膜，在电极之间移动，由此实现发电。然而，电极催化剂铂金的成本高昂，为实现小型化还需要解决提升功率输出的问题。

“阴离子交换膜”燃料电池，则利用氢氧离子（OH^-）通过电解质膜从而实现发电，能够从根本上解决上述问题。“阴离子交换膜”燃料电池可以使用廉价的铁作为电极催化剂，且更容易获得高输出功率，但需要开发在高温高碱性的工作环境下不会分解的电解质膜。

量子科学技术研究开发机构（QST）利用量子束之一的伽马射线，通过使具有优良机械强度和耐化学性的高分子膜材料与具有离子传导性的有机分子相结合，开发出新的阴离子电解质膜，同时满足了耐碱性（高耐久性）以及高氢氧离子传导性（高输出功率）。

利用伽马射线将高分子材料和有机分子相结合的技术称为辐射接枝聚合。该技术仅通过一步操作即可为现有材料增加新的功能，并且可以将各种化学结构引入已经形成膜的聚合物材料中。

利用这项技术，研究人员发现，在含有氟的聚合物膜上分散正电荷，得到“咪唑鎓盐结构”，能有效提升“阴离子型”电解质膜的性能。市售的电解质膜通常采用“烷基铵盐结构”，连续工作大约24小时就会断裂。研究人员发现，其原因在于膜的过度膨胀，因此开始寻找能够在保持离子传导性的同时抑制膨胀的结构，最终找到了这种新的化学结构。

新开发的电解质膜达到了600小时以上的耐碱性，足以进入示范测试阶段，且离子传导性达到了质子型实用电解质膜的约1.6倍。用于燃料电池系统时，该电解质膜足以实现与质子膜相当的输出功率。

今后，研究小组计划通过优化电解质膜和电极催化剂之间的结合来实现更高的输出功率，目标实现阴离子交换膜燃料电池的实用化。

征稿启事

应部分读者建议，本公众号现开放投稿，面向企业及科研机构人员征集稿件，可以分享技术信息、学术类论文、科研成果以及研究见解等。

投稿请发送至邮箱：support@aipatent.com（请注明“AIpatent公众号”来稿）

“阴离子交换膜燃料电池”可从根本上解决燃料电池汽车问题？