由二維分層磷納米片組裝而成的質子膜

隸屬于中國許多機構的一組研究人員開發了由過渡金屬三鹵化磷納米片組裝而成的新型質子交換膜(PEM)。該小組在《科學》雜志上發表的論文中描述了利用金屬空位來提高PEM中的電導率。北京國家納米科學技術中心的王鳳梅和何俊在同一期雜志上發表了一篇《觀點》文章，概述了質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。它們被生產作為傳導質子的手段，同時充當電子絕緣體和反應物屏障。典型應用包括燃料電池，化學過濾器和傳感器。它們的缺點之一是它們在高溫和低濕度下失去導電性。在這項新的工作中，研究人員開發出了一類新的PEM，可以在一定程度上克服這些限制。

當前，大多數功能性PEM由聚合物或嵌入聚合物基質中的材料制成。當前的標準是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，它通過為轉移質子而優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，對該設計進行了改進。然后，他們去除了少量的鎘，從而形成了空位，從而導致質子的電導率增加。新設計的測試表明它具有質子在90°C和98%RH的環境中，電導率約為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，發現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建比目前使用的PEM更高效的PEM，而且還允許創建可以在更高溫度(最高90攝氏度)和更高溫度下使用的基于PEM的產品。較低濕度的應用(低至53%RH)。