天津市水资源与水环境重点实验室汤红英副研究员在Nature Communications发表论文“Low Pt loading for high-performance fuel cell electrodes enabled by hydrogen-bonding microporous polymer binders”，这项科研成果开创性地设计和合成具有强氢键功能的自具微孔聚合物(PIMs)为基础的催化剂结合剂。

基于磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI/ PA)膜的高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)因其对于水热循环系统的整合，对杂质的耐受性和对废热的高效率回收，在分布式发电和新能源汽车中有着巨大应用前景。该技术需在高铂负载的电极下进行，这是由于铂表面的酸吸收导致催化层物质传输能力下降和电极的氧还原反应活性降低，进而导致铂催化剂中毒，进而大幅降低贵金属催化剂利用率和膜电极性能。因此如何解决以上问题，成为HT-PEMFC应用的燃眉之急。而自聚微孔聚合物PIMs具有强氢键功能，可以提高磷酸的结合能，从而更好地将磷酸维持在Pt催化剂颗粒附近，以减轻磷酸在Pt表面的吸附。PIMs还具有大量的微孔隙度，以增强物质迁移能力，另一方面通过氢键和/或酸碱相互作用，以更好地保留PA，减轻铂表面的泛水和吸附。结合高质量输运微孔隙、强氢键和高磷酸结合能，四唑功能化PIM粘结剂使H₂-O₂电池在160℃时达到3.8 W mgPt^-1的高Pt-质量比峰值功率密度，Pt负载仅为0.15 mgPt cm^–2，从而为降低催化剂负载提供了巨大的机会，并为商用HT-PEMFC提供了一种可行的解决方案。

天津市水资源与水环境重点实验室汤红英副研究员为该论文第一作者，并与中科院山西煤炭化学研究所李南文教授为共同通讯作者。中科院山西煤炭化学研究所为该论文第一署名单位，天津师范大学为该论文第二署名单位。该研究工作受到国家留学基金委和国家自然科学基金青年项目（21835005和52G15023）的共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-34489-x