利用可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能等)轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)水分解制氫是一種零排放、可靠的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)。水電解技術(shù)主要包括堿性水電解、質(zhì)子交換膜電解和基于固體氧化物電解池的水電解，其中堿性水電解(AWE)是目前最經(jīng)濟(jì)的方法。然而，與傳統(tǒng)的化石燃料制氫技術(shù)相比，目前的AWE技術(shù)仍然面臨成本較高的問(wèn)題。為了降低AWE制氫的成本，開(kāi)發(fā)一種高性能、低成本的膜被認(rèn)為是最有效的策略之一，但是其仍具有挑戰(zhàn)性。

近日，清華大學(xué)王海輝和丁力等報(bào)道了一種多孔骨架支撐復(fù)合膜(SSCM)，該復(fù)合膜由聚砜(PSU)、氧化鋯納米顆粒(ZrO2)和聚丙烯(PP)網(wǎng)格耦合而成，并采用澆鑄和相轉(zhuǎn)化策略實(shí)現(xiàn)高效堿性水電解。

具體而言，PSU不僅具有良好的成膜能力，而且相轉(zhuǎn)化后具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合膜具有較低的面電阻，而ZrO2納米粒子的加入可以提高復(fù)合膜的親水性；嵌入式PP網(wǎng)格可以大大提高復(fù)合膜的力學(xué)性能。

因此，所制備的SSCM具有超高的泡點(diǎn)壓力(≈27 bar)、超低的面電阻(≈0.15 ? cm2)、良好的親水性(接觸角≈54°)和優(yōu)異的力學(xué)性能(拉伸應(yīng)力≈14 MPa)。采用SSCM進(jìn)行深度堿性水電解，自制電解裝置的電解效果明顯優(yōu)于采用商業(yè)PPS膜的電解槽：在約2 V的電壓下，基于SSCM的電解槽(80 °C，30 wt% KOH溶液)可以達(dá)到1.9 A cm?2的電流密度，并且SSCM具有良好的耐堿性，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1600小時(shí)以上。

重要的是，該電解槽產(chǎn)生的H2純度高達(dá)99.996%，O2純度高達(dá)99.97%，是目前報(bào)道的堿性水電解膜中純度最高的。綜上，該項(xiàng)工作證明了SSCM的實(shí)際應(yīng)用潛力，也為制備高性能、高穩(wěn)定性、高氣體純度的先進(jìn)堿性水電解膜提供了指導(dǎo)。

A Porous Skeleton-Supported Organic/Inorganic Composite Membrane for High-Efficiency Alkaline Water Electrolysis. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202309871