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  質子交換膜燃料電池（PEMFCs）因其高效能與零碳排放特性，在移動能源與可再生能源存儲領域占據重要地位。其中，高溫質子交換膜燃料電池（HT-PEMFCs）因可在100℃以上運行以提升電極反應動力學、降低水熱管理成本和提高貴金屬催化劑使用壽命，成為高能量密度場景的核心方向。然而，開發兼具無水質子傳導性、高溫機械穩定性、加工柔性及氣體阻隔性的質子交換膜（PEMs）仍是全球挑戰——傳統含氟或非氟磺化聚合物在高溫、低濕度環境下質子傳導失效。同時，目前已經發展的基于液態磷酸、咪唑的高溫復合質子交換膜，質子載體易泄漏，同時使用的剛性聚合物基體則面臨加工困難與氣體滲透性高的問題，這些因素都嚴重制約了HT-PEMFCs的實用化進程。

  華南理工大學殷盼超教授團隊基于前期在該領域的研究，總結并討論了基于亞納米多金屬氧簇—聚合物復合質子交換膜的設計策略、研究進展和應用前景（Chem. Eur. J. 2024, 30, e202402262）。

文章圖片摘要

  近期，針對高溫質子交換膜材料的開發，團隊采用“剛柔并濟”分子工程策略：通過聚合物刷—金屬氧簇超分子復合設計出綜合性能優異的高溫無水質子交換膜。該材料以聚乙二醇（PEG）側鏈的聚合物刷為骨架，與1 nm超酸性金屬氧簇（PW₁₂）通過氫鍵與離子作用構筑納米復合材料，實現了質子傳導與機械性能的解耦。該體系有如下優勢：（1）高效質子傳輸：PEG側鏈與PW₁₂簇強親和性構建密集質子通道，PW₁₂簇在PEG中以高負載均勻分散，促進質子在擁擠簇間跳躍。（2）高溫結構穩定：剛性聚合物主鏈與超分子鍵協同作用，使材料在250℃下保持結構完整，力學強度和高溫穩定性相比于線性PEG-POM體系大幅度提高。（3）高安全兼容性：致密超分子凝聚網絡結構極大抑制了氫氣交叉滲透，使用制備的柔性薄膜所組裝高溫燃料電池實現在180 ℃穩定運行。

圖1. 復合材料的制備和結構性能表征

圖2. 聚合物鏈弛豫和離子傳輸動力學

圖3. 電化學性能測試和離子擴散行為

圖4. 高溫氫燃料電池性能和穩定性測試

  這項研究工作不僅成功開發出一種具備優異質子傳導性、機械性能、氣體阻隔性能和可加工性的新型高溫質子交換膜，更為高溫燃料電池技術的發展提供了關鍵材料支持。同時，基于聚合物和金屬氧簇的超分子復合策略為未來高性能、低成本、可持續的能源轉換關鍵材料的開發提供了設計策略，有望推動高溫氫燃料電池在全球能源轉型中發揮更大作用。

  以上成果近期以“Nanocomposites from Polymer Brushes and Metal Oxide Clusters for Fabrication of High-Temperature Fuel Cell Proton Exchange Membranes”為題發表在國際著名期刊《Small》上。文章的第一作者為華南理工大學博士生劉祿，通訊作者為華南理工大學殷盼超教授。

  該研究得到國家自然科學基金（22241501和92261117）、粵港澳中子散射科學技術聯合實驗室、中國散裂中子源松山湖科學城開放基金（DG24313519），TCL科技創新基金（No.20222056）和上海同步輻射BL16B1和BL10U1線站的支持。華南理工大學課題組本科生黃佳藝（現卡內基梅隆大學博士生）、海南大學張明鑫副研究員和華南理工大學張榮純教授為材料制備與表征做出重要貢獻。

  文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202504372#pane-pcw-details

殷盼超課題組師資博士后招聘啟事（年薪34-57萬）

團隊簡介：

  團隊負責人殷盼超教授分別在清華大學、Lehigh University獲得學士和博士學位，在University of Akron完成博士后研究，曾榮獲Clifford Shull Fellow職位加入Oak Ridge National Laboratory開展獨立研究，2017年回國加盟華南理工大學。兼任中國物理學會中子散射專業委員會、中國散裂中子源用戶委員會、中國化學會高分子材料分析技術與表征方法專業委員會委員。發表SCI論文180余篇，主持基金委重點、海外高層次青年人才項目、重大研究計劃培育、國際合作和面上項目，國家重點研發計劃核心課題等項目20余項。受邀在第18屆國際小角散射大會和第九屆全國中子散射會議做大會報告。入選2017年福布斯中國醫療、健康和科技組30位30歲以下精英榜。

  課題組目前研究興趣為開發基于X光和中子散射的多時空維度實驗和數據解析方法，研究復雜材料體系制備-結構-性能中的微觀機制和構效關系，實現材料多功能微觀機制解耦和多功能有效集成。

博士后福利待遇：

  1，稅前年薪34萬元至57萬元，出站考核優秀學校獎勵特別資助3萬元、5萬元；

  2，可自主支配科研經費 20 萬元；

  3，提供校區內博士后公寓，學校無房時發放租房補貼2000元/月；

  4，為子女提供附屬中、小、幼優質教育資源；

  5，享受學校公費醫療等福利待遇；

  6，可按廣東省、廣州市人才政策辦理相關人才綠卡；

  7，出站后留粵工作，省或市財政額外給予30萬元至50萬元住房補貼(3年)；

  8，進站滿18個月至出站后1年內，可按學校規定評定高級職稱，出站起點更高；

  9，出站考核優秀獲得學校特別資助的，獲得留校工作資格。

  歡迎具有物理、化學、高分子、材料等相關專業背景的同學加入！

  電子郵件：yinpc@scut.edu.cn

  課題組網站：http://www2.scut.edu.cn/panchaoyin