JMCA:界面工程技术优化的氧化石墨烯膜，助力高性能无氟燃料电池

2026-1-3日，Journal of Materials Chemistry A期刊发表了题为“Interface-Engineered Graphene Oxide Membranes for High-Performance Fluorine-Free Fuel Cells”的研究论文。

摘 要

氢燃料电池作为一种有前途的清洁能源技术，已经在交通和住宅电力系统中得到应用，特别是聚合物电解质燃料电池（PEFCs）。然而，目前常用的全氟磺酸膜虽然导电性能优异，但因其高昂的成本和对氟化学的依赖，以及日益严格的PFAS（全氟辛烷磺酸）监管限制，其应用面临挑战。因此，开发无氟、低成本、可扩展且高性能的电解质对下一代燃料电池至关重要。氧化石墨烯（GO）因其独特的二维结构和丰富的氧功能团，在作为电解质方面显示出巨大潜力。但是，目前GO的性能还不足以满足实际应用的需求。

本研究通过采用富含缺陷的GO来提高质子传输效率，通过质子界面修饰降低电极与电解质之间的电阻，以及通过超薄膜工程技术保持气体屏障的完整性，成功开发出一种高性能的GO电解质。在40°C的条件下，GO燃料电池的功率密度达到了0.7 W/cm²，优于目前最先进的全氟磺酸膜。这一研究提出了一种结合电阻降低、质子修饰和薄膜处理的界面工程新方法，为下一代燃料电池中纳米片基电解质的应用提供了广阔的前景。

参考：

Tsugawa, T., Hatakeyama, K., Takegami, K., Koinuma, M., Ida, S., Oka, K., & Sakuda, Y. (2026).

Interface-engineered graphene oxide membranes for high-performance fluorine-free fuel cells.

Journal of Materials Chemistry A. Advance online publication.

https://doi.org/10.1039/D5TA09184E