隸屬于中國許多機構(gòu)的一組研究人員開發(fā)了由過渡金屬三鹵化磷納米片組裝而成的新型質(zhì)子交換膜(PEM)。該小組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的論文中描述了利用金屬空位來提高PEM中的電導(dǎo)率。北京國家納米科學(xué)技術(shù)中心的王鳳梅和何俊在同一期雜志上發(fā)表了一篇《觀點》文章，概述了質(zhì)子交換膜研究的歷史以及該小組在這項新工作中所做的工作。

PEM是半滲透膜，最常使用離聚物制造。它們被生產(chǎn)作為傳導(dǎo)質(zhì)子的手段，同時充當(dāng)電子絕緣體和反應(yīng)物屏障。典型應(yīng)用包括燃料電池，化學(xué)過濾器和傳感器。它們的缺點之一是它們在高溫和低濕度下失去導(dǎo)電性。在這項新的工作中，研究人員開發(fā)出了一類新的PEM，可以在一定程度上克服這些限制。

當(dāng)前，大多數(shù)功能性PEM由聚合物或嵌入聚合物基質(zhì)中的材料制成。當(dāng)前的標準是Nafion PEM。它是使用磺化的四氟乙烯基含氟聚合物共聚物制成的。像其他PEM一樣，它通過為轉(zhuǎn)移質(zhì)子而優(yōu)化的通道來完成其工作，并且像其他PEM一樣，必須引入孔來進行水合作用。這項新工作的研究人員從CdPS 3(一種層狀無機材料)入手，對該設(shè)計進行了改進。然后，他們?nèi)コ松倭康逆k，從而形成了空位，從而導(dǎo)致質(zhì)子的電導(dǎo)率增加。新設(shè)計的測試表明它具有質(zhì)子在90°C和98%RH的環(huán)境中，電導(dǎo)率約為0.95 S / cm。研究人員指出，該工藝也適用于錳基膜-他們測試了這種輔助方法，發(fā)現(xiàn)它成功地運輸了鋰離子。

研究人員指出，他們的方法不僅允許創(chuàng)建比目前使用的PEM更高效的PEM，而且還允許創(chuàng)建可以在更高溫度(最高90攝氏度)和更高溫度下使用的基于PEM的產(chǎn)品。較低濕度的應(yīng)用(低至53%RH)。