质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其能量转换效率高、启动速度快、低排放和环境友好等优点被广泛认为是新一代清洁高效的能量转换装置之一。质子交换膜是PEMFC的核心部件，直接关系到燃料电池的性能。它承担着传导质子的重任，同时它也是一种隔膜材料，用来隔绝电子，分隔燃料和催化剂。Nafion膜作为使用最为广泛的全氟磺酸型质子交换膜，具有良好的化学性能、优异的机械强度和较高的质子传导率，然而当温度超过80oC时，Nafion膜的质子传导率会因水分的流失而急剧下降，表现出很强的水依赖性。同时，非氟磺化芳香族类聚合物具有高的热稳定性、优异的机械性能及低的制作成本等优点，作为一类重要的质子交换膜（PEM）材料被广泛研究。但该类材料的质子传输主要依赖磺酸基团，而引入过多的磺酸基团会导致PEM过度吸水溶胀，从而致使其机械性能和尺寸稳定性下降，使用寿命缩短。将其作为直接甲醇燃料电池的隔膜来使用时，还会存在着甲醇渗透率过高的问题。因此开发新型的质子交换膜，使其满足同时兼具高的质子传导率和低的甲醇渗透系数有这十分重要的意义。
王哲课题组在依托组内前期研究工作的基础上，选取氨基修饰的磺化聚芳醚酮砜为基体材料，以三唑改性的硅烷偶联剂为交联剂，通过溶胶-凝胶反应制备了一系列含三唑的交联型磺化聚芳醚酮砜质子交换膜。该系列膜表现出较为优异的质子传输性能和较低的甲醇渗透系数，其中AMSP/GT-30膜在100oC时，质子传导率可达0.135 S cm-1。该工作发表于Electrochimica Acta 291 (2018) 49-63，论文的第一作者为2017级博士研究生李海强同学。
Schematic 1: The proposed proton transport mechanism in AMSP/GT membranes.
