燃料电池作为一种具有高效率、低污染、高能量密度等优点的替代可再生能源，引起了人们的极大关注。离子交换膜（IEMs）作为燃料电池的重要组成部分，可以传输离子，起到电极间隔膜的作用，避免短路，决定了电池系统的效率和耐久性。高性能膜具有优异的机械性能、高离子导电性以及良好的化学稳定性。在燃料电池方面，阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）由于其碱性环境，使得阳极和阴极催化剂不再仅仅局限于贵金属催化剂，进而可以降低成本。近年来，研究人员设计了用于AEMs的具有不同结构的聚合物，例如梳型聚合物，嵌段共聚物和阳离子区域浓度结构，以促进膜中的微相分离，从而增强其离子电导率。具有固有的微孔性（PIMs）的聚合物因其高比表面积和微孔结构而被广泛用于开发高选择性和渗透性的分离膜。
近日，中科院长春应化所李胜海研究员，郑吉富副研究员报道了通过超强酸催化的Friedel−Craft型聚合反应，成功地合成了一种含有螺双茚满链段和Cardo基团的新型微孔AEM。该聚合物在普通极性非质子溶剂中具有良好的溶解性，在80 °C时具有良好的离子导电性（163 ms cm−1）。
文章要点
1）研究人员将柔性4,4′-sulfonylbis(phenoxybenzene)（AES）作为共聚物的链段之一，合成了具有不同自由体积和柔韧性的P(SBI/AES)-X共聚物。超强酸催化的多羟烷基化反应用于聚合物的制备，而长链溴烷基取代的靛红衍生物提供功能性反应位点。
2）研究发现，合成的聚合物在普通有机溶剂（如DMF，DMSO和NMP）中具有良好的溶解性。通过BET测试发现，聚合物的自由体积随着6,6'-二甲氧基-3,3,3'，3'-四甲基-1,1'-螺双茚满（SBI）含量的增加而增加。原子力显微镜（AFM）观察到的相分离结构也随着膜中SBI含量的增加而变得更大、更明显。
3）所开发的QP(SBI/AES)-0.5型膜的离子交换容量为1.59 mmol g−1，在80 °C时的氢氧化物导电率为110 ms cm−1，同时具有良好的机械稳定性。单电池测试的电池峰值功率密度为593mW cm−2。
该策略在开发用于能源和分离领域的新型PIMs材料方面具有很大的潜力。
参考文献：
Ziqin Li, et al, A Microporous Polymer with Suspended Cations for Anion Exchange Membrane Fuel Cells, Macromolecules, 2020
DOI: 10.1021/acs.macromol.0c01948
https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01948
