双极性膜 (BM) 的水离解 (WD) 成为优化电化学装置中阳极电解液/阴极电解液的 pH 值或离子种类不相容性的最有效解决方案；然而，现有的BM总是受到WD动力学缓慢和结构分层的困扰，因此很难满足新兴的能量/质量转换装置的要求。

近日，清华大学Baoguo Wang在数值模拟的指导下，提出了一种逐步构建具有稳定的C-C共价互锁夹层（CIBM）的BM来解决这一困境，通过该策略，物理结合强度和离子传输速率呈指数级增强。

文章要点

1）由于这种共价设计，可以实现高电流下前所未有的 WD 性能（1000 mA cm^-2 下为 1.17 V）和最长的稳定性（1100 小时）。共价界面的引入还成功实现了从2000 ppm NO₃连续高效、低能耗、产率最高（70.9 mg cm^-2 h^-1）的BM NH₃电合成，为新兴的安培级BM电化学装置提供了创新的设计原理。

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Ziang Xu, et al, Chemically interlocked bipolar membrane achieving stable water dissociation for high output ammonia electrosynthesis, Energy Environ. Sci., 2023

DOI: 10.1039/D3EE00885A