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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)子傳導材料。近幾十年來，人們開發(fā)了各種質(zhì)子傳導材料，但由于水蒸氣的露點較低，大多數(shù)材料的工作溫度和壓力都偏低，限制了它們在高溫低濕條件下的應用。無水（干態(tài)）質(zhì)子傳導在極低的相對濕度下工作，其主要優(yōu)點是電極動力學優(yōu)異、熱/水管理簡便、對燃料和催化劑具有高耐受性。因此，研制工作溫度寬、高性能的無水質(zhì)子傳導材料具有重要意義，但也面臨很大的挑戰(zhàn)。共價有機框架作為一類新型的多孔聚合物材料，在質(zhì)子傳導方面的應用越來越受到人們的關(guān)注。然而，目前大多數(shù)質(zhì)子傳導COFs需要在高濕度條件下工作，因為水中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)可促進質(zhì)子的傳輸。對于無水質(zhì)子傳導，孔道環(huán)境發(fā)揮著重要作用，此時質(zhì)子的運輸只能通過Grotthuss機制，這就需要 COF載體提供充足、高效的跳躍位點。此外，無水質(zhì)子傳導材料需要高耐久性，與質(zhì)子載體具有強相互作用，這對材料的設(shè)計和合成提出了更高的要求。

圖1.構(gòu)建無水質(zhì)子傳導COFs孔道工程示意圖

圖2 a) H₃PO₄分子與NKCOF-54的E_SP等勢面。b) H₃PO₄鎖定在NKCOF-54孔道的示意圖。c) 不同溫度下測量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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