金屬有機框架材料中的質子傳導及其在質子交換膜中的應用 高帷韜，殷屺男，涂自強，龔繁，李陽，徐宏，王誠，毛宗強 清華大學核能與新能源技術研究院，北京 100084 ● 引用本文：高帷韜, 殷屺男, 涂自強, 等. 金屬有機框架材料中的質子傳導及其在質子交換膜中的應用[J]. 化工進展, 2022, 41(S1): 260-268. ● DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1150
文章摘要 質子交換膜（proton exchange membrane，PEM）是保證燃料電池安全、高效運行的關鍵部件。當前，Nafion及部分Nafion衍生物PEM被廣泛應用于燃料電池、電解制氫、傳感檢測、液流電池等領域。但是，其仍存在制造成本過高、高效溫度范圍狹窄（）等問題。近年來，部分金屬有機框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）因具有結晶性、可設計性和高比表面積等優點，作為潛在的新型質子導體，被用于修飾、改進現有高分子質子交換膜，或直接被作為主要質子傳導介質制成質子交換膜，取得了一系列重要進展。本文詳細介紹了在MOFs中五種質子傳導的常見方式，綜述了近年來國內外在高性能質子傳導MOFs領域的代表性成果，總結了質子傳導MOFs在質子交換膜中的三類常見應用方法，指出MOFs材料在提高PEM質子電導率、降低PEM成本、拓寬PEM高效工作區間等方面具有巨大的發展潛力。最后，本文提出現有MOFs在質子交換膜中的應用還存在穩定性、耐久性、有害物質逸出等方面的問題，這為新型MOFs質子交換膜的開發提供了參考與思路。
質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）作為一種可將燃料化學能直接轉化為電能的能量轉換裝置，因具有高效、環保、高能量密度、反應溫和、振動噪聲小等眾多優勢，受到了廣泛關注。以H2/O2質子交換膜燃料電池為例，H2在陽極催化劑的作用下，被氧化為質子，并釋放出電子。電子從燃料電池陽極經由外電路對外做功后到達陰極，同時質子穿過質子交換膜到達陰極，在陰極催化劑的作用下，質子、電子與氧氣三者發生反應，生成H2O。由此可見，質子交換膜作為PEMFC運行過程中不可或缺的質子傳導介質，是保證燃料電池安全、高效運行的關鍵部件。此外，質子交換膜還被廣泛應用于氯堿工業、PEM電解制氫、傳感檢測、液流電池等領域。 早在20世紀60年代初期，質子交換膜燃料電池便被應用于“雙子座太空計劃”（Gemini Space Program），但其使用的磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物質子交換膜（sulfonated polystyrene-divinylbenzene copolymer membrane）成本極高且壽命短，無法大規模應用。盡管最初主要是針對氯堿工業開發，杜邦公司（DuPont）于20世紀60年代末成功實現商業化的全氟磺酸離聚物Nafion，使得PEMFC在陸地上的大規模應用成為了可能。直至今日，Nafion及部分Nafion衍生物仍為最常用的質子交換膜材料。Nafion擁有優良的化學穩定性和熱穩定性，在充分潤濕且溫度適宜（20~80℃）的條件下，其質子電導率可達約10-2S/cm。但是，Nafion復雜的制備過程和較高的生產成本限制了其進一步的大規模應用。此外，當含水量下降或溫度偏離適宜區間時，Nafion的質子電導率會出現明顯的下降，由此造成了PEMFC在水管理、低溫冷啟動等方面的困難，也與PEMFC高溫化（約120℃）的發展趨勢不符。因此，亟需開發更高質子電導率、更寬使用溫度區間或可實現無水質子傳導的新型質子交換膜。 聚合物類質子傳導材料都存在無定形性質及長程無序性，這阻礙了對質子傳導途徑和機制的深入研究，也使得進一步提高其質子導電性變得困難。因此，具有結晶性、可設計性的金屬有機框架（metal-organic frameworks，MOFs）材料受到了廣泛關注。一方面，MOFs有序、可重現的結構為進一步深入研究質子傳導途徑提供了可能；另一方面，部分具有高比表面積或有序納米通道的MOFs材料通過多種方式的設計、修飾，在質子電導率、無水質子傳導、高（低）溫質子傳導等方面展現出了獨特的優勢，為下一代低成本、高電導率、寬溫域質子交換膜的開發提供了一條潛在路徑。然而，粉末狀的質子傳導MOFs材料要真正制成高性能質子交換膜，并滿足PEMFC或其他實際裝置的應用需求，目前依然面臨較多困難。本文接下來將在第二節對MOFs中五種常見的質子傳導方式進行詳細介紹，在第三節中總結出目前質子傳導MOFs在質子交換膜中的三類常見應用方法，最后在總結與展望部分指出現有MOFs在質子交換膜應用中面臨的問題和挑戰，期待能為新型MOFs質子交換膜的開發提供部分參考與思路。
1 以水作為質子導電介質，研究人員已對質子的導電機理進行了廣泛的研究。考慮到質子的擴散運動，質子傳導主要包括跳躍機制（Grotthus mechanism）和運載機制（Vehicle mechanism）兩種機制。以水媒介質子傳導為例，在跳躍機制下，質子與 H2O形成各種水合離子 H+(H2O)n，水合離子與鄰近分子或基團形成連續的氫鍵網絡，質子沿著氧鍵網絡從一個水合離子上跳躍到鄰近的下一個質子跳躍位點，從而形成一個完整的質子傳導路徑；而在運載機制下，水合離子在親水通道中沿著一定的方向擴散運動，同時未被質子化的水分子則沿相反方向運動，由此實現質子的傳導。兩種機制均存在明確的活化能（Ea）范圍，通過將隨溫度變化的電導率與阿倫尼烏斯方程（Arrhenius equation）擬合可得到不同傳導機制下的Ea。其中，因跳躍機制下僅質子自身發生了移動，故其所需活化能相對較低（Ea<0.4eV）；相反，在運載機制下的活化能則相對較高（Ea>0.4eV）。由此，活化能可作為一個直觀的判據，來推斷質子傳導機制。更進一步，在部分質子傳導材料中存在兩種機制協同作用的情況，因此精確的傳導機制應綜合結構分析、電導率測試和光譜學測量（例如準彈性中子能譜和固體核磁共振波譜等）結果來判定。 然而，在實際MOFs的孔道中，質子所處微環境可能非常復雜。針對MOFs中的質子傳導，Kitagawa課題組將其簡化、歸納為五種類型的常見傳導方式，見圖1。在MOFs材料中，質子的傳導途徑可為幾種類型的傳導方式的組合，且可能存在不同類型之間的協同效應。本節接下來將對各常見傳導方式進行簡介。
圖1??MOFs中五種常見的質子傳導方式
1.1 傳導方式一: 借助功能客體分子進行質子傳導
質子傳導載體濃度與質子電導率直接相關。當借助功能客體分子（例如酸分子、質子性有機分子、雜多酸、金屬-有機多面體等）進行質子傳導時，可最直接的利用MOFs高孔隙率的優勢，以大量吸附功能客體分子實現較高的載體濃度。例如，Lee等將含有磺酸基的功能化銅基金屬-有機多面體（metal-organic polyhedral，MOP）引入介孔MOF（PCN-777）中，如圖2。其電導率在不同條件下相對純PCN-777提高了約1~3個數量級，且活化能由0.87eV降低至0.66eV；Phang等將含有六邊形通道的Ni-MOF-74浸泡于不同pH的硫酸溶液中，發現當硫酸溶液的pH為1.8時，浸泡后的Ni-MOF-74展現出最高的質子電導率，其在80℃，95%相對濕度條件下，質子電導率可達2.2×10-2S/cm。值得注意的是，當裝載過多的功能客體分子后，MOFs可能出現結構穩定性問題。因此要想借助功能客體分子實現高效質子傳導，MOFs結構必須有非凡的穩定性。
圖2??MOPMOF復合質子導體示意圖
1.2 傳導方式二：借助反離子進行質子傳導
在MOFs合成過程中，可能同時形成帶電框架與反離子（例如H3O+、
、
等）。這些反離子可與客體水或框架形成氫鍵，進而形成可實現高效質子傳導的連續氫鍵網絡。Wei等報道了一種新型質子導電MOF [(Me2NH2) [Eu(L)]，L=5-亞甲基膦酸間苯二甲酸]的溶劑熱合成方法，因層狀框架[Eu(L)]-帶負電，故結構中存在插層的 (Me2NH2)+ 反離子。反離子與相鄰的未配位膦酸基團中的O原子相互作用，形成了平行于c軸的強（N—H···O）氫鍵鏈。質子沿上述氫鍵鏈以跳躍機制傳導（Ea=0.21eV），在150℃下實現了1.25×10-3S/cm的無水質子電導率。Yaghi課題組報道了一系列三維金屬-兒茶酚框架結構，其中Fe-CAT-5的單晶X射線衍射結構顯示結合了硫酸鹽配體的DMA（dimethylammonium）作為反離子存在于框架的孔內，使得該MOF成為理想的質子導體，在25℃，98%相對濕度條件下，質子電導率高達5.0×10-2S/cm。類似的，Nagarkar等利用[(Me2NH2)6SO4]4+形成的氫鍵網絡，在MOF中同時實現了有水、無水環境下的高質子電導率，其中在有水環境下的質子電導率可與Nafion相當，非常適合于在燃料電池中應用。
1.3 傳導方式三：借助有機配體中的非配位官能團進行質子傳導
MOFs的有機配體中的部分非配位官能團（例如—OH、—NH2、—COOH、—SO3H、—PO3H2等）有助于實現高效質子傳導。這些非配位官能團既可通過使用預先設計的有機配體引入，也可通過對合成好的MOFs進行后處理來引入。Kitagawa課題組針對MIL-53系列MOFs，首次在同結構系列中，通過改變配體上非配位的官能團類型，實現了在較寬范圍內控制MOFs的質子導電性，見圖3。Rought等設計了三種多羧酸功能化配體并由此制備了三種新型高穩定性鋇基MOFs（MFM-510、MFM-511、MFM-512）。與MFM-510和MFM-511相比，MFM-512因為有羧酸基團直接垂入框架的孔道，故在相同條件下質子電導率提高了2個數量級，這證實了在MOFs孔內加入“自由”羧酸基團是一種提高質子導電性的有效策略。北京工業大學的Yang等報道了一種Cr(Ⅲ)基柔性MOF[BUT-8(Cr)A]。該三維框架材料具有一維孔道，高密度的—SO3H位點排列在孔道表面用于質子傳導。柔性框架結構在不同的濕度條件下可自適應調整，實現水分子介導的質子傳導通路的暢通。由此，BUT-8(Cr)A不僅在80℃，100%相對濕度條件下實現了0.127S/cm的高質子電導率，而且在較寬的濕度和溫度范圍內保持了較高的質子導電性。
圖3??MIL-53系列MOFs中官能團類型與質子電導率的關系
1.4 傳導方式四：借助與金屬中心配位的功能分子進行質子傳導
對于金屬中心配位不飽和的MOFs，部分可與金屬中心配位的功能分子（例如H2O、乙醇分子、咪唑分子等）有助于實現高效質子傳導。例如，Hupp課題組展示了一個通過配位化學方法調控MOFs的質子電導率的實例。其利用HKUST-1型MOF中配位不飽和的Cu(Ⅱ)槳輪形金屬中心，分別令水分子、乙醇分子和乙腈分子占據空配位點，此后再暴露于甲醇蒸汽中吸附甲醇。結果表明，與乙腈分子占據空配位點的情況相比，當Cu(Ⅱ)金屬中心的空配位點被水分子占據時，其質子電導率可提升75倍。這是因為雖然HKUST-1是中性的，但配位后的水分子具有足夠的酸性，使其可向甲醇分子提供質子，由此顯著提升了質子電導率。周宏才課題組以同一種鐵基MOF作為空白對照組，分別研究了物理吸附咪唑分子（Im@Fe-MOF）和咪唑分子占據鐵周圍空配位點（Im-Fe-MOF）兩種情況下，質子電導率的不同，見圖4。結果表明，在室溫條件下，Im-Fe-MOF的質子電導率比Fe-MOF和Im@Fe-MOF高出約兩個數量級，其在60℃，98%相對濕度條件下實現了1.21×10-2S/cm的高質子電導率。這是因為與Fe-MOF（在潮濕環境下，水分子占據空配位點）相比，Im-Fe-MOF中配位的咪唑分子為質子傳導提供了更大的質子濃度；與Im@Fe-MOF孔隙中無序排列的物理吸附的咪唑分子相比，Im-Fe-MOF中通過配位鍵固定的咪唑分子更容易形成質子傳導通路。
圖4??咪唑分子對MOFs質子電導率的影響
值得注意的是，當固定功能分子的配位鍵過強時，又可能阻礙質子的高效傳導。Bureekaew等報道了兩種裝載咪唑分子實現質子傳導的MOFs。有趣的是，兩種MOFs中相對裝載更少咪唑分子的MOF展現出顯著更高的質子電導率。這是因為，另一種MOF雖可裝載更多的質子傳導載體，但大量載體與框架之間存在過強的相互作用，質子在這些被“固定”住的咪唑分子間傳導時需要克服較大的活化能。
1.5 傳導方式五: 借助MOFs中的缺陷來促進質子傳導
部分MOFs中的缺陷位點可通過創造額外的傳導途徑來促進質子傳導。例如，Kitagawa課題組報道了一種獨特的鋯基MOF，該MOF中含有大量的磺酸基，保證了孔道中較高的質子濃度。同時，鋯金屬團簇的缺陷可成為有效的質子捕獲位點。作者在MOF合成過程中加入了強酸使缺陷位點的質子捕獲性質飽和，引起磺酸基的部分質子化，降低了MOF的pKa，并由此將質子電導率提升了5倍。此外，該課題組還通過調整金屬與配體的比例、加入醋酸和不同濃度的硬脂酸等方式，制備了一系列具有不同缺陷的UiO-66型MOFs。一方面，缺陷形成的路易斯酸位點提供了與配位水相結合后可移動質子；另一方面，缺陷引發的孔道體積增加，增大了質子遷移率進而提高了質子電導率。在上述兩個原因共同作用下，作者通過在UiO-66中控制缺陷生成，將質子電導率提高了近3個數量級，見圖5。
圖5??UiO-66缺陷示意圖
1.6 小結
為更好地總結上述MOFs中常見的五種質子傳導方式的特點，表1中列舉了各常見傳導方式的優勢及典型例子。
表1??MOFs中不同質子傳導方式的優勢及舉例
2 MOFs為下一代高質子電導率、寬溫域質子交換膜的開發提供了一條潛在路徑。例如，Li等將不揮發的強酸H2SO4封裝在功能化的MIL-101-SO3H的孔隙中，在70℃、90%相對濕度條件下實現了1.82S/cm的超高質子電導率；即使是在-40℃的低溫條件下，其質子電導率依舊高達0.92×10-2S/cm。現有質子傳導MOFs可分為水媒介質子傳導和無水質子傳導兩類，其中水媒介質子傳導MOFs的高效工作溫度區間與Nafion類似，有望實現對Nafion及Nafion衍生物質子交換膜的替代；而無水質子傳導MOFs的工作溫度可以高于100℃，順應PEMFC高溫化發展趨勢，有望同時解決質子交換膜燃料電池在水管理、低溫零下啟動等方面的難題。 然而，MOFs材料在質子交換膜中的應用依然面臨較多困難。通過冷壓壓片等制膜方式，可將粉末狀的質子傳導MOFs直接制成MOFs基質子交換膜。然而，通過這類方式制備的質子交換膜往往存在穩定性、耐久性、機械強度、氣體竄漏等方面的問題，難以滿足PEMFC或其他實際裝置的應用需求。本文將現有的MOFs材料在質子交換膜中的常見應用方式分為了三類，見表2，將在本節中分別進行簡介。 表2??MOFs在質子交換膜中的常見應用方式及其優劣勢
2.1 MOFs摻入高分子質子交換膜
基于現有較成熟的質子傳導高分子材料，摻入MOFs組成復合型質子交換膜，是一種可快速、有效改善當前質子交換膜性能的途徑。已有大量關于Nafion&MOFs復合質子交換膜的報道。例如，Patel等將硫酸化的Zr-MOF-808（SZM）摻入Nafion制得Nafion-SZM復合膜，并成功應用于PEMFC。SZM中的Br?nsted酸性位點可保留充足的水分，這有助于提升低濕度下膜的質子傳導能力。在相對濕度為35%的低濕度條件下，MOF摻量僅為1%的Nafion-SZM復合膜的保水性能相對于商業化Nafion膜便有所提高，同時質子電導率也提高了23%。因此，搭載Nafion-SZM復合膜的PEMFC在低濕度條件下展現出了更好的性能，同時在低增濕條件下的24h連續開路電壓測試中，其開路電壓降也顯著更小。Donnadio等將UiO-66型MOF與Nafion制成復合質子交換膜，并研究了UiO-66的晶粒尺寸、磺化與填充量對于最終復合膜電導率及機械強度的影響。結果表明，當UiO-66的平均粒徑為200nm，填充量為2%時，復合膜的質子電導率最高，在110℃，95%相對濕度條件下實現了0.207S/cm的高質子電導率，且保持了復合膜的機械強度幾乎不下降。此外，實驗結果顯示，小粒徑（平均2nm）的UiO-66無法提升復合膜的質子電導率，且在MOF的填充量較低時（小于10%），磺化后的SO3H-UiO-66相比于UiO-66沒有明顯提升。類似的，Kim等將磷酸摻雜的HKUST-1型MOF與Nafion制成復合質子交換膜，在MOF填充量為2.5%時，復合膜展現出更高的離子交換容量（ion-exchange capacity，IEC）和質子電導率。HKUST-1中的Cu(Ⅱ)使得配位的水分子具有足夠的酸性來提供質子，同時水分子可通過吸附/解吸過程調節氫鍵網絡，由此提高了質子電導率。此外，實驗結果還表明，盡管在磷酸摻雜后材料的吸水率略有降低，但其IEC、質子電導率和熱穩定性均有提高。除Nafion外，其他質子傳導高分子材料也被廣泛用于與MOFs組成復合膜。例如，Eren等分別將ZIF-8和UiO-66型MOFs摻入聚苯并咪唑（polybenzimidazole，PBI）制成PBI-ZIF8、PBI-UiO66復合質子交換膜。作者探究了MOFs填充量在2.5% ~ 10%之間變化時對于復合膜性能的影響，結果表明當填充量為10%時，PBI-MOFs復合膜具有最高的質子電導率，在160℃條件下復合膜的質子電導率相對于純PBI膜提升了三倍以上，但同時出現了MOFs顆粒團聚，滲氫量上升，復合膜機械強度下降等問題。
2.2 MOFs作為質子傳導的主要介質組成MOFs & 高分子復合膜
雖然少量MOFs材料的加入便可實現現有高分子質子交換膜性能的明顯提升，但這類復合膜并未根本改善高分子質子交換膜制造成本高、無定形性質、長程無序、質子傳導機制難以深入研究等問題。基于此，部分研究人員開始關注另一類MOFs&高分子復合型質子交換膜，即以MOFs作為質子傳導的主要介質，選用相對廉價易得的高分子來實現部分輔助功能（例如保水增濕等）并改善MOFs壓制膜的部分缺陷（例如機械強度、氣體竄漏問題等）。例如，吉林大學朱廣山課題組制備了一種手性二維鈣基MOF，在與聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）混合后，通過旋涂法制備成復合質子交換膜。MOFs中質子化的叔胺可將質子傳遞給水分子形成H3O+，水分子既作為質子擴散的載體以運載機制實現質子傳導，亦作為氫鍵網絡的重要組成部分實現跳躍機制質子傳導。因此，水分子的含量直接影響復合膜的質子電導率。在復合膜中，PVP可實現優異的保水增濕功能，同時PVP中的氧原子與吸附的水分子也參與了復合膜中氫鍵網絡的構建。在MOFs與PVP的協同作用下，當MOFs含量為50%時，復合膜在低溫低濕條件下展現出較高的質子電導率，非常適用于在低增濕條件下工作的燃料電池。Luo等將Zr-MOF-808與聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）混合制成復合質子交換膜，并研究了復合膜的質子電導率、力學性能和耐久性與MOFs填充量（10%~55%）的關系。考慮到PVDF具有較強的疏水性，也許更適合用于無水傳導質子交換膜。Gui等合成了一種一維鋯基MOF，框架上含有的磷酸基團與平衡電荷的NH4+反離子使得該MOF在180℃下的無水質子電導率達到1.45×10-3S/cm。作者將上述鋯基MOF與PVDF按照質量比9∶1進行混合后，用熱壓法制得MOF&PVDF復合質子交換膜。該質子交換膜進一步被組裝進H2/O2燃料電池中，在180℃下實現了12mW/cm2的功率密度。此外，該MOF&PVDF復合膜還被首次實際應用于直接甲醇燃料電池中，穩定運行超過15小時未出現明顯衰減。
2.3 基于新型膜制備技術的MOFs質子交換膜
上述兩小節中提及的復合質子交換膜一般由冷壓、熱壓、鑄造、旋涂等傳統制膜方式制得。當前，部分新型膜制備技術被應用于制備含MOFs材料的質子交換膜，并取得了顯著的效果。例如，中國科學技術大學徐銅文課題組首次實現了將質子傳導MOFs通過化學鍵與高分子材料相連，從而制備出均一的質子交換膜。其將1-(3-氨基丙基)-咪唑吸附到帶有功能基團的Fe-MIL-101-NH2的孔道中，然后利用興斯堡反應將Fe-MIL-101-NH2通過化學鍵與磺化聚苯醚（SPPO）相連制備出了高溫質子交換膜，在160℃，0.15%相對濕度下，得到了0.04S/cm的高質子電導率。且該膜在30℃條件下，與商業化Nafion-115膜相比，其甲醇滲透率僅為三分之一。靜電紡絲作為一種新興的薄膜制備技術，近來也頻繁被用于制備MOFs & 高分子復合型質子交換膜。Sun等將PVDF與PVP按照4∶6的質量比溶解于二甲基乙酰胺∶丙酮（質量比7∶3）混合溶劑中，后加入質量分數10%的氨基磺酸摻雜的MIL-101（SA/MIL101）混合均勻，制得紡絲漿料。之后，在20kV的電壓下進行靜電紡絲，得到SA/MIL101@PVP-PVDF納米纖維。文章指出，靜電紡絲方法可構建長程導電網絡，克服了高分子膜長程無序的缺陷。在多重因素的協同作用下，SA/MIL101@PVP-PVDF納米纖維膜在160℃時的無水質子電導率高達0.237S/cm。類似的，Wang等用靜電紡絲法制備了纖維素與UiO-66-NH2的共混納米纖維，并將其嵌入磺化聚砜基體中，得到了UiO-66-NH2有序排列的高性能復合質子交換膜。該膜在80℃、100%相對濕度條件下的質子電導率達到了，同時還保證了較低的甲醇滲透系數及溶脹率。納米纖維形貌見圖6。
圖6??MOFs材料結合靜電紡絲技術可制得具有獨特形貌的納米纖維
3
雖然MOFs在質子傳導領域的研究歷史還不算長，但發展十分迅速。得益于MOFs有序、可重現的結構，研究者們更深入地研究了MOFs中的質子傳導途徑與機制，并基于此設計、制備出了一大批性能優異、操作溫度寬、具有獨特優勢的質子傳導MOFs材料。然而，MOFs材料要真正應用于PEMFC或其他實際裝置，還面臨較多困難。首先是穩定性、耐久性方面，以車用PEMFC為例，燃料電池系統要滿足整車10~20年，工作上萬小時的壽命要求，在此期間還面臨頻繁變載、自由基攻擊、大幅度環境溫度變化、空氣中的各種雜質、各種頻率振動等等挑戰，現有的MOFs材料難以滿足要求；其次，MOFs材料在長期使用過程中可能產生對燃料電池系統有害的物質，例如咪唑分子的外漏會對Pt催化劑有腐蝕作用，以Fe2+、Co2+為代表的部分金屬離子可引發（類）芬頓反應或毒化催化劑，顆粒物的逸出會對燃料電池出口后端的部分零部件產生影響。第三，現有膜制備技術距離大規模商業化應用的要求還存在較大差距，MOFs質子交換膜普遍還面臨機械強度、氣體滲漏、制備復雜等方面的問題。此外，MOFs材料中的納米孔道具有方向性，但在現有的制膜過程中MOFs納米孔道的排列方向隨機分布，無法控制，因此取向膜的制備方法也是未來有意義的研究方向。
作者簡介●● 第一作者：高帷韜，博士研究生，研究方向為燃料電池。
通信作者：王誠，研究員，博士生導師，研究方向為燃料電池。
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