近日，韩国研究团队在电化学储氢领域取得重要突破，成功开发出一种新型质子交换膜(PEM)，显著提升了电化学储氢系统的性能。该成果以封面文章形式发表于国际知名期刊《材料化学A》杂志。

此次研究由韩国化学技术研究院(KRICT)的Soonyong So博士和延世大学的Sang-Young Lee教授主导。研究团队选用一种名为SPAES(磺化聚芳醚砜)的碳氢化合物基聚合物，开发出适用于基于液态有机氢载体(LOHC)电化学储氢的下一代PEM。

液态有机氢载体(LOHC)，如甲苯，是极具潜力的氢气储存与运输液体化合物。与压缩氢气(压力超过100巴)或液化氢气(温度-252.9°C)不同，LOHC可在相对温和的条件下处理。然而，在电化学加氢系统中，甲苯通过膜的不良交叉是一个常见难题，这不仅会降低系统效率，还会污染阳极侧的析氧反应(OER)催化剂。

为解决这些问题，研究团队精心设计了一种新型碳氢化合物基SPAES膜。该膜具有较窄的亲水域(约2.1纳米)，可作为质子在膜内的传输通道。这些狭窄区域有效降低了甲苯分子的渗透性，使其扩散率降低了20倍。

实验结果显示，相较于市售全氟化PEM Nafion，新型SPAES膜使甲苯渗透降低了60%以上，氢化的法拉第效率从Nafion的68.4%提升至72.8%。在长达48小时的长期运行测试中，采用SPAES膜的系统电压衰减率降低了40%，从Nafion的1270 mV/h降至728 mV/h。此外，该膜还展现出优异的化学和机械稳定性，在长期使用过程中结构变化极小。

研究人员预计，这项技术将为2030年左右实现商业化的独立、高效电化学储氢系统奠定基础。

Soonyong So博士表示，此项研究为解决电化学储氢膜技术的性能瓶颈提供了切实可行的解决方案。韩国化学技术研究院院长李英国进一步补充道，该技术可广泛应用于氢燃料电池汽车、氢能发电等环保能源系统，有望推动氢能经济的发展。

更多信息：Chang Jin Lee 等人，《一种高效的甲苯阻隔膜，用于通过电化学过程实现高性能甲苯直接加氢》，《材料化学A杂志》 (2024)。