Det bipolära membranet, en typ av jonbytarmembran, anses vara det centrala materialet för nollutsläppsteknik. Den består av ett anod- och katodmembranskikt, och ett mellanliggande hydrolysskikt. Under omvänd bias, vattenmolekylerna i mellanskiktet producerar OH ^- och H ⁺ genom polarisering.

Storskalig produktion av membranet hindras av de olika expansionskoefficienterna för anod- och katodskikten, vilket gör att de två skikten lätt delamineras. Förutom, de mest använda mellankatalysatorerna är små molekyler eller transition, som är instabila och ineffektiva.

I en studie publicerad på Naturkommunikation, ett team ledd av prof. Xu Tongwen och prof. Wu Liang från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) antog en idé om tillväxt på plats för att konstruera ett stabilt och effektivt membran.

I sina tidigare studier på bipolära membran, forskarna har utvecklat anod- och katodmembranskiktet av polyfenylenetersubstrat för att lösa problemet med olika expansionskoefficienter, och förberedde en serie mellanliggande katalytiska skiktstrukturer för att lösa det andra problemet. Dock, för industriell tillämpning, ytterligare forskning behövs eftersom hydrolystryckfallet är för högt för storskalig produktion.

Därför, forskarna konstruerade ett stabilt mellanskikt för hydrolys genom att reglera tillväxtpositionen in situ vid anod- och katodmembrangränsytan, anilinmolekyler aggregerade, polymeriserad, och inkapslade FeO(OH)-partiklar.

Polyanilinnätverket ger stark vidhäftning mellan membranskikten och realiserar fixering och enhetlig spridning av FeO(OH)-partiklar. FeO(OH)-partiklar av enhetlig storlek tillhandahåller aktiva platser för hydrolys och främjar vattenpolarisering, släpper H ⁺ och OH ^- snabbt under ett elektriskt fält.

Detta nysyntetiserade membran överträffar motsvarande japanska kommersiella membran Neosepta BP1 i aspekterna av startspänningen för vattendissociation, stabilitet vid hög strömtäthet och förmåga att generera syra och alkali genom hydrolys.

Vidare, forskarna utvecklade formningstekniker med oberoende immateriella rättigheter. Den storskaliga produktionslinjen är under uppbyggnad.