据中科院苏州纳米所官网介绍，周小春研究员、崔义研究员，大连理工大学宋玉江教授等在ACS Nano上发表了高比表面积，纳米尺寸有序Nafion阵列提高燃料电池性能，降低Pt催化剂载量的研究。相较于已经报道的制备方法，该工作创新的通过Nafion乳液溶剂，Nafion阵列热退火温度，以及Nafion阵列剥离方式三个方面的研究实现了纳米尺寸有序Nafion阵列的制备。首先，使用DMSO作为Nafion乳液溶剂，并在140℃ 下进行热退火处理显著提高了纳米尺寸有序Nafion阵列的机械强度，其机械强度高达17.5 MPa，并高于商业Nafion 212的11.9 MPa。 进一步，边缘刻蚀的方式避免了纳米尺寸有序Nafion阵列剥离过程中大量氢气的产生与聚集，以及较高氢气压力对于Nafion阵列的破坏，Nafion膜的穿孔。最终成功制备了高机械强度，形貌完好的纳米尺寸有序Nafion阵列。成功制备的纳米尺寸有序Nafion阵列的直径仅为40 nm（D40），密度高达2.7×10¹⁰柱/cm²，远高于文献中已经报道的Nafion阵列的密度。高密度的Nafion阵列提供了丰富的质子传递通道，有利于催化层内质子传递阻力的降低。其次，比表面积高达51.5 cm²/cm²，为催化剂的负载提供了较大的比表面积，有利于催化剂利用率的提高（图4）。进一步，纳米尺寸有序Nafion阵列的尺寸优势在燃料电池上得到了很好的证明。如图 5所示，有序Nafion阵列作为阳极一侧时，相较于尺寸更大的D400(400 nm)， D100（100nm），D40峰值功率密度最高，高达1.47 W/cm²。与此同时，催化剂载量仅为17.6 μgPt/cm²。此外，D40用于阴极一侧，在61.0 μgPt /cm²的载量下，峰值功率密度可以达到1.29 W/cm²。与已经报道的文献相比，纳米尺寸有序Nafion阵列无论应用与阳极一侧还是阴极一侧，均能够在较低的催化剂载量下获得较高的峰值功率密度。此外，该工作还为电解水和电合成催化层的合理设计提供了科学的指导。 相关论文以Nanosized Proton Conductor Array with High Specific Surface Area Improves Fuel Cell Performance at Low Pt Loading为题发表在ACS Nano上。