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  質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池作為一種高效、便捷的氫能源利用技術(shù)，受到廣泛關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件是質(zhì)子傳導(dǎo)材料。近幾十年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)了各種質(zhì)子傳導(dǎo)材料，但由于水蒸氣的露點(diǎn)較低，大多數(shù)材料的工作溫度和壓力都偏低，限制了它們?cè)诟邷氐蜐駰l件下的應(yīng)用。無(wú)水（干態(tài)）質(zhì)子傳導(dǎo)在極低的相對(duì)濕度下工作，其主要優(yōu)點(diǎn)是電極動(dòng)力學(xué)優(yōu)異、熱/水管理簡(jiǎn)便、對(duì)燃料和催化劑具有高耐受性。因此，研制工作溫度寬、高性能的無(wú)水質(zhì)子傳導(dǎo)材料具有重要意義，但也面臨很大的挑戰(zhàn)。共價(jià)有機(jī)框架作為一類新型的多孔聚合物材料，在質(zhì)子傳導(dǎo)方面的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而，目前大多數(shù)質(zhì)子傳導(dǎo)COFs需要在高濕度條件下工作，因?yàn)樗械臍滏I網(wǎng)絡(luò)可促進(jìn)質(zhì)子的傳輸。對(duì)于無(wú)水質(zhì)子傳導(dǎo)，孔道環(huán)境發(fā)揮著重要作用，此時(shí)質(zhì)子的運(yùn)輸只能通過(guò)Grotthuss機(jī)制，這就需要 COF載體提供充足、高效的跳躍位點(diǎn)。此外，無(wú)水質(zhì)子傳導(dǎo)材料需要高耐久性，與質(zhì)子載體具有強(qiáng)相互作用，這對(duì)材料的設(shè)計(jì)和合成提出了更高的要求。

圖1.構(gòu)建無(wú)水質(zhì)子傳導(dǎo)COFs孔道工程示意圖

圖2 a) H₃PO₄分子與NKCOF-54的E_SP等勢(shì)面。b) H₃PO₄鎖定在NKCOF-54孔道的示意圖。c) 不同溫度下測(cè)量H₃PO₄@NKCOF-54的Nyquist圖。d) H₃PO₄@NKCOFs的Arrhenius圖

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217240

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