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  聚合物電解質膜作為電化學裝置的核心組件，長期以來受到了廣泛的關注和研究。目前報道的大多數聚合物電解質膜整體性能仍存在一些不足，需要進一步探究。近期，中國科學技術大學徐銅文教授針對當前聚合物電解質膜存在的問題及未來發展方向進行了展望。文章探討了聚合物電解質膜實際應用所面臨的重要挑戰（包括如何突破常用相分離策略提高聚合物電解質電導率的限制，如何開發適用于高溫低濕工作環境的質子交換膜，如何提升陰離子交換膜耐堿性及未來可擴展應用場景），綜述了高性能聚合物電解質膜的先進設計策略并進一步提出了未來發展方向。

  （1）簡要總結了目前突破常規相分離方法構筑高電導率聚合物電解質膜的方法，包括引入分子機器概念、微孔聚合物結構等，但相關方法仍在存在不足，下一步需要開發更多基于穩定官能團的超分子體系、更穩定微孔構筑策略等方法，制備高電導率、高穩定性聚合物電解質膜；

  （2）高溫燃料電池具有眾所周知的優勢，是未來燃料電池發展的重要方向。目前可用于高溫燃料電池的質子膜較少，且存在一定問題（例如(1)磷酸摻雜膜的力學性能嚴重退化;(2) Pt基催化劑磷酸中毒;(3)冷啟動引起的水凝析誘導PA浸出等）。后續需要從提升磷酸基團穩定性出發，同時兼具傳導質子能力，如進一步研究開發基于共價接枝的磷化官能團型質子膜、引入分子機器等超分子概念結合磷化官能團，賦予功能基團兼具穩定性與移動性等；

  （3）簡要總結了目前文獻報道高耐堿陽離子基團（如不含β-氫的QA 基團、取代的咪唑鎓基團、脂環族 QA 基團、有機金屬陽離子等），聚合物主鏈（不含極性官能團的芳香聚合物或脂肪族聚合物）和聚電解質結構（微相分離結構和交聯網絡結構）。發展無極性官能團主鏈是未來提高堿穩定性的重要手段，需要開發更多高分子聚合方式構建穩定高分子材料，同時可以引入具有次級相互作用的穩定功能單體參與聚合，制備高穩定、高自組裝能力的陰離子交換膜，以期獲得高電導、高穩定性。未來陰離子交換膜在電解水制氫、電化學CO₂ 轉化（或氨合成）等方向具有重要的應用潛力。

  相關研究工作以“Current Challenges and Perspectives of Polymer Electrolyte Membranes”為題發表于(Macromolecules, doi.org/10.1021/acs.macromol.1c02053)。中國科學技術大學化學與材料科學學院副研究員葛曉琳和博士后張帆為論文共同第一作者，中國科學技術大學化學與材料科學學院徐銅文教授和楊正金教授為文章共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委的支持。

  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c02053