国际能源网获悉，近日，武汉立膜科技有限公司资助的湖北大学黎明教授课题组，在阴离子交换膜生产技术提出了全新思路。
离子交换膜是氢能产业中的核心部件。基于阴离子交换膜构建电解槽或燃料电池，可以避免使用贵金属催化剂，析氧反应/氧还原反应动力学快，阴离子交换膜可以不含氟，废弃不存在氟污染，可以和波动性可再生能源耦合，吸引了越来越多氢能行业人员的目光。根据阳离子的不同，经过近二十年的发展，商业化阴离子交换膜已实现了三次重要的迭代，包括三甲基铵型、苯并咪唑型和芳烃哌啶型，极大程度上缩短了与高性能质子交换膜的性能差距。目前，主流的研究热点集中于第三代阴离子交换膜，即瑞典科学家Jannasch于2017年发明的聚芳烃哌啶基阴离子交换膜，国内外科研团队针对该膜进行了大量的研究，并有团队正在进行成果转化工作推动行业发展。聚芳基哌啶基阴离子交换膜在低温低浓度碱液条件下性能良好，但是在高温高浓碱液下稳定性不足。其原因主要在于哌啶基团容易受到氢氧根离子的进攻而发生降解。当然，低温低浓度碱液污染小，如果在低温低浓度碱液条件下有足够优良的高活性催化剂匹配，聚芳基哌啶基阴离子交换膜依然是一种很好的选择。
课题组和立膜科技联合提出思路，创新性地利用奎宁环酮和芳烃发生聚合反应，开创了第四代阴离子交换膜：聚芳烃奎宁基阴离子交换膜。基于N-甲基奎宁基阳离子的大位阻结构和富电子效应，聚芳烃奎宁基阴离子交换膜在高浓高温条件下具有优异的稳定性，成功地解决了以往阴离子交换膜碱性稳定性低这一核心痛点问题，并且大幅度提高了膜的抗溶胀性。这一次，中国科学家在阴离子交换膜领域从追随者变成领跑者，为新能源产业的发展注入了强大生命力。为了保护该成果，立膜科技于2022年11月14日提交了专利申请并已获得授权（授权申请号：ZL 2022 1 1416825.2，申请公布号：CN 116693785A）。该专利保护全面，含氮杂环聚合物薄膜包含一系列给电子大位阻氮杂环聚合物，如，聚芳烃奎宁基阴离子交换膜、聚芳烃C-甲基哌啶基阴离子交换膜和聚芳烃托品基阴离子交换膜。此外，聚合物的拓扑结构包括均聚物、共聚物、线性和支化结构。
