由二维分层磷纳米片组装而成的质子膜

隶属于中国许多机构的一组研究人员开发了由过渡金属三卤化磷纳米片组装而成的新型质子交换膜(PEM)。该小组在《科学》杂志上发表的论文中描述了利用金属空位来提高PEM中的电导率。北京国家纳米科学技术中心的王凤梅和何俊在同一期杂志上发表了一篇《观点》文章，概述了质子交换膜研究的历史以及该小组在这项新工作中所做的工作。

PEM是半渗透膜，最常使用离聚物制造。它们被生产作为传导质子的手段，同时充当电子绝缘体和反应物屏障。典型应用包括燃料电池，化学过滤器和传感器。它们的缺点之一是它们在高温和低湿度下失去导电性。在这项新的工作中，研究人员开发出了一类新的PEM，可以在一定程度上克服这些限制。

当前，大多数功能性PEM由聚合物或嵌入聚合物基质中的材料制成。当前的标准是Nafion PEM。它是使用磺化的四氟乙烯基含氟聚合物共聚物制成的。像其他PEM一样，它通过为转移质子而优化的通道来完成其工作，并且像其他PEM一样，必须引入孔来进行水合作用。这项新工作的研究人员从CdPS 3(一种层状无机材料)入手，对该设计进行了改进。然后，他们去除了少量的镉，从而形成了空位，从而导致质子的电导率增加。新设计的测试表明它具有质子在90°C和98%RH的环境中，电导率约为0.95 S / cm。研究人员指出，该工艺也适用于锰基膜-他们测试了这种辅助方法，发现它成功地运输了锂离子。

研究人员指出，他们的方法不仅允许创建比目前使用的PEM更高效的PEM，而且还允许创建可以在更高温度(最高90摄氏度)和更高温度下使用的基于PEM的产品。较低湿度的应用(低至53%RH)。