AEM發(fā)展中存在的問題

AEM在發(fā)展過程中存在以下幾類問題：

機械性能與電化學性能的矛盾。由于OH-離子的質量是H+離子的17倍，因此理論上同樣離子交換容量的AEM與PEM相比，其離子傳導率僅為質子傳導速率的1/4。為解決這一問題，目前的主要研究思路尚集中在提高離子交換容量提升離子傳導率。但無限制的提高離子交換容量會造成膜吸水、溶漲率顯著提升，膜機械性能下降。尤其在燃料電池具體使用中會不斷重復吸水—脫水這一過程，造成膜迅速破裂;

膜耐堿性問題。與Nafion為主的PEM不同，AEM骨架多采用芳香環(huán)構筑，當連接具有強正電荷的季銨離子作為離子交換基團時，會產生許多易被氫氧根例子進攻的位點，造成膜發(fā)生化學降解;

與催化劑配合問題。除了作為離子傳導介質之外，在膜電極中也需要離子導電聚合物傳遞反應產生的OH-至離子交換膜。這一過程中設計電子、離子、氣體與固體的多個界面問題，針對AEM這一復雜界面的研究尚屬空白。

結論與展望

作為可再生材料出現(xiàn)的離子交換膜(IEM)在促進傳統(tǒng)工業(yè)和創(chuàng)新能源技術的發(fā)展方面發(fā)揮突出的作用。除了材料的固有特性之外，選擇適當?shù)闹苽浞椒▽τ趯崿F(xiàn)所需的膜性能也是至關重要的。

目前，一系列技術如聚合物共混，孔隙填充，原位聚合和電紡絲也有希望保持和改善原始聚合物的優(yōu)良性質。但由于制備方法不夠系統(tǒng)化，進一步探索和優(yōu)化操作條件對于精確控制改進IEM的結構和組成是有必要的。

隨著離子交換膜的材料和制備方法的進步，相應的應用也取得了快速的進展，燃料電池、擴散透析、電滲析、雙極膜電透析、能源轉換和生產等領域都需要使用IEM。

IEM作為PEMFC和APEFC的核心部件，這不僅要求IEM具有良好的電化學性能，即較高的離子傳導率;還需要優(yōu)異的機械性能和熱穩(wěn)定性;而且由于膜材料的工作體系為強酸性或者強堿性，這還要求材料的耐酸堿能力強，因此IEM仍面臨著未知的挑戰(zhàn)。

最后，應該說明的是材料、制備方法和在離子交換膜領域的潛在應用需要協(xié)同研究和推進。未來的離子交換膜研究，將逐漸改變現(xiàn)有的單一問題分析方法，即不再局限于離子傳導率的提升、膜機械性能的提升等分散問題，而會結合具體的電堆需求，進行膜材料的結構設計與定制合成。

在這一基礎上，通過計算化學手段與實驗相結合的方法，改變當前材料研究的盲目性，形成一套面向需VC從求和燃料電池電堆實際應用背景的系統(tǒng)研究方案。