通过构建电子/质子通路提高质子交换膜水电解性能

质子交换膜电解水 (PEMWE) 是氢气生产的关键过程。然而，电子和质子穿透膜的能力有限，催化剂层 (CL) 中传输结构的排列效率低下，对 PEMWE 的广泛应用造成了重大障碍。

一组来自中国的研究人员开发了一种混合质子-电子导体，称为 PEDOT:F 离聚物，它已被用作 CL 的催化粘合剂。正如资深和共同通讯作者 Haolin Tang 所解释的那样，这一发展旨在实现均匀的阳极 CL 结构，并通过创建质子/电子双传导通道建立有效的三相界面。

PEDOT:F 与全氟磺酸(PFSA)结合，表现出高度的侧链延展性，促进亲水离子簇的形成，并有利于水反应物吸附到催化剂表面。

与商用全氟磺酸 nafion (PFSA) 相比，PEDOT:F 离聚物作为催化剂粘合剂表现出更优异的氧释放反应 (OER) 性能。唐教授表示，实验数据和密度泛函理论 (DFT) 的结果均证实，使用 PEDOT 可提高电导率并降低能垒，从而增强催化活性。

此外，PEDOT:F 增强的电子电导率，加上其较大的亲水离子团，使反应物水在催化剂表面的吸附变缓，从而促进电化学反应的进行。此外，与 Nafion 制成的电极相比，含有 PEDOT:F 的电极表现出了出色的欧姆电阻，在电流密度为 0.1 A·cm -2和 1.5 A·cm -2时，欧姆电阻分别降低了 23.4% 和 17.6%。

唐教授指出，性能的提升得益于 PEDOT:F 中质子和电子的优异导电性，以及其出色的结构稳定性。这一特性有利于电解过程中粒子的平稳迁移，从而提高了 PEMWE 的性能。

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