近日，东北大学理学院杨景帅副教授课题组在Chemical Engineering Journal期刊发表了题为“Acid doped branched poly（biphenyl pyridine） membranes for high temperature proton exchange membrane fuel cells and vanadium redox flow batteries”的研究论文。理学院应用化学专业方肇伦实验班20级本科生石宁、王国瑞为共同第一作者，东北大学为该论文第一作者单位，通讯作者为杨景帅副教授。
高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）和全钒氧化还原液流电池（VRFB）是两种先进的能量转换和储能器件。它们具有隔膜这一相同的核心组件，但仍然面临一些棘手的科学和工业问题。本研究的目的是合成与制备综合性能优异的聚合物电解质膜材料，同时研究支化结构对聚合物膜性能的影响规律。以联苯、4-乙酰基吡啶、三苯基苯（TPB）为原料，通过一步Friedel-Crafts聚合反应，合成了TPB枝化的聚（联苯-4-乙酰基吡啶）膜（x%TPB-PBAP）。存在的碱性吡啶基团使x%TPB-PBAP膜具有良好的磷酸（PA）和硫酸（SA）掺杂能力，从而在HT-PEMFC和VRFB中具有较高的质子电导率。同时，构建枝化结构，可以提高膜的机械强度和化学稳定性。枝化度为1.5%的1.5 %TPB-PBAP膜具有最佳的性能，掺杂PA后，以1.5 %TPB-PBAP/263 %PA 膜组装的氢氧HT-PEMFC在180℃，无背压下的峰值功率密度高达1010 mW cm-2。同时，在VRFB中，1.5%TPB-PBAP/SA膜表现出比Nafion 212更高的电池效率和循环耐久性。这项工作为HT-PEMFC和VRFB提供了优良的膜材料。
图(A)x%TPB-PBAP聚合物膜的结构示意图；(B)x%TPB-PBAP/SA膜组装的液流电池性能；(C)x%TPB-PBAP/263%PA膜组装的燃料电池性能；
国家自然科学基金和辽宁省自然科学基金等为该工作提供了大力支持。
据悉，Chemical Engineering Journal期刊是化学工程领域的顶级期刊，是Elsevier旗下刊物，于1996年创刊。
