近日，我校环境科学与工程学院乔锦丽教授团队在碱性电解水制氢复合阴离子膜领域取得新进展，相关成果以“偶极矩诱导微纳孔调制实现双功能导电阴离子交换复合膜”（Dipole Moment Induced Micro-Nanopore Modulation Enables Dual-Functional Conductive Anion Exchange Composite Membranes）为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Material，https://doi.org/10.1002/adfm.76467）。研究团队通过采用双孔形成剂（聚乙烯吡咯烷酮/聚乙二醇）诱导偶极矩协同效应和组分调控，并辅以阳离子位点（瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵）耦合，成功构建了一系列具有表面微纳米孔的新型多孔阴离子交换复合膜（PAECM），从而实现了通过通道转移和位点跳跃的双功能传输。

所研制的PAECM-ZPGG1（~350 µm）膜展现出高泡点压力（~3.9 bar）和低面积电阻（~0.14 Ω cm-2）。以商用镍铝催化做电极，获得1.89 A/cm2@2 V (80 ℃和30 wt.% KOH)高电流密度，以及在1 A/cm2条件下长达 480小时的运行。这种孔结构调节和离子传输位点锚定策略为多孔复合膜的气体阻隔性能和高离子传输能力的同步优化提供了前瞻性见解。此项工作得到家自然科学基金（项目编号：22572026）等项目的支持。

博士生周永南为论文第一作者，乔锦丽为通讯人，东华大学为第一通讯单位。

图1. (a) PAECM的制备示意图。(b) PVP1和PEG1分子的分子电偶极矩，以及(c) 其电荷分布。(d) PVP1和PEG1模型化合物的LUMO和HOMO能级。(e, f) 分子动力学模拟在50 ps时的瞬态图像（PVP5和PEG5分子溶解于100个乙醇分子中），以及(g) 相应的均方位移曲线。

图2. (a) IEC，(b) ZPG和ZPGGX（X = 0.5、1、1.5 wt.%）复合膜不同温度的电导率，以及(c) 阿伦尼乌斯曲线。(d) 复合膜的双功能传输路径。(e) 膜表面切片的透射电子显微镜（TEM）图像及能谱（EDS）元素分析；(f) GC分子中不同四级化程度的侧链模型的电荷密度分布及电荷水平。

图3. 复合膜在碱性电解水中的性能。(a) 电解系统组件示意图。(b, c) ZIRFON UTP 500, ZP, ZG, ZP 以及 (d, e) ZPGGX（X = 0.5、1、1.5 wt.%）复合膜的极化曲线和奈奎斯特阻抗图（电流密度为 200 mA cm⁻²）。(f) 复合膜阳极侧产氧中的氢含量。(g, h) 复合膜阴极侧产氢的纯度。(i) 碱性水电解性能与先前报道的比较。(j) ZPGGX（X = 0.5, 1, 1.5 wt.%）复合膜在1 A cm⁻²电流密度下进行480小时的耐久性测试。