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'''聚合物电解质膜燃料电池关键材料及膜电极'''聚合物电解质膜是聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）的核心部件，起着传输离子构建回路、分隔正负极防止电子短路以及防止反应物相互渗透等重要作用，直接决定着PEMFC的输出性能、稳定性及 [[ 成本 ]] 。目前燃料电池<ref>[https://www.sohu.com/a/447550714_120157024 燃料电池最全科普] ，搜狐，2021-01-29</ref>用聚合物电解质膜仍面临离子传输对水依赖强、小分子液体燃料渗透严重、酸性 [[ 环境 ]] 只能匹配使用贵金属催化剂等严峻问题。

聚合物电解质膜的离子传输行为与其 [[ 化学 ]] 组成、微观结构和工作环境密切相关，因此深刻认识离子在特定结构和微环境中传输行为与机制，构建高性能的聚合物电解质膜，强化离子在电池工作条件下的高效、选择性传输，对PEMFC的发展和大规模应用至关重要。

本项目围绕燃料电池用聚合物电解质膜“离子传输与调控”这一关键 [[ 科学 ]] 问题，采用“膜设计与制备—传输行为及性能调控—电池器件应用”的研究思路，通过聚合物电解质膜离子传输基元设计、微观结构调控以及传输网络构建，探究离子传输行为机制，强化膜内离子传输效率，实现了高温/低湿条件下离子的高效传输，降低了电池对贵 [[ 金属 ]] 催化剂依赖。

燃料电池作为一种清洁、高效的清洁能源技术，具有广阔的 [[ 市场 ]] 前景，但目前也仍然存在使用成本偏高、氢基础设施建设不足等因素影响。本项目对聚合物<ref>[https://www.sohu.com/a/553079719_121374768 一文读懂聚合物是什么] ，搜狐，2022-06-01 </ref>电解质膜燃料电池关键材料及膜电极的研究与应用，对推进我国燃料电池产业发展具有重要意义。

（1）通过离子传输基元选择和微观结构 [[ 设计 ]] ，以磷酸或磷钨酸作为质子传输基元，有序微纳孔道结构作为离子传输通道，构建高效连续离子传输网络，实现了高温低湿度/无水条件下的质子高效传输。

（2）通过侧链结构设计和微观结构调控，实现了OH-在膜内的高效传输，提高了膜材料的离子电导率，发展了基于非贵金属催化剂的碱性聚合物 [[ 电解质 ]] 膜燃料电池；

（3）通过 H +传输和 OH-传输相结合，构建双极膜界面，在无外部增湿条件下可以实现稳定放电，实现了电解质膜的自润湿，从而大幅简化电池水管理；通过发展双极膜界面构筑方法以及优化碱性催化层结构，改善 [[ 界面 ]] 和催化层中的离子传输使BPMFC输出性能显著提升，提高输出功率密度。

燃料电池是一种清洁、高效的清洁能源技术，已经进入商业化应用的前期，随着未来传统石化燃料短缺、消费者环保需求提升以及燃料电池不断进步等因素刺激下，燃料电池产业将进入市场高速发展时期。聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）作为一种功率密度高、启动速度快、绿色环保的电化学发电装置，在电动汽车、 [[ 航空 ]][[ 航天 ]] 、备用电源等领域具有广泛的应用前景。