Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (ＰＥＭＦＣｓ) là công nghệ năng lượng bền vững và hiệu suất cao．Bộ lắp ráp điện cực màng (ＭＥＡ) là thành phần cốt lõi quyết định hiệu suất tổng thể của pin, trong đó màng trao đổi proton (ＰＥＭ) đóng vai trò then chốt trong dẫn proton, phân tách khí và hiệu quả hoạt động．Hiện nay, sản xuất ＰＥＭ chủ yếu dựa trên phương pháp đúc dung dịch, gặp phải các vấn đề như độ dày không đều và khó kiểm soát vi cấu trúc．Dù kỹ thuật biến tính polymer đã được nghiên cứu, hiệu suất và độ ổn định lâu dài trong ứng dụng thực tế vẫn cần cải thiện．ＰＥＭＦＣｓ nhiệt độ cao (ＨＴ‑ＰＥＭＦＣｓ) hoạt động ở nhiệt độ cao (１２０°–２００°Ｃ) có ưu điểm như không cần quản lý nước phức tạp, chịu được nhiên liệu hydro không tinh khiết và khả năng tích hợp nhiệt thải, trở thành lựa chọn lý tưưởng cho ứng dụng năng lượng．Tuy nhiên, vấn đề chính của ＰＥＭ dop acid phosphoric (ＰＡ) là sự rò rỉ ＰＡ, dẫn đến suy thoái lớp xúc tác và giảm hiệu suất．
Gần đây, nhóm nghiên c cứu từ Đại học College London đã phát triển hệ thống màng sợi nano với cải tiến cấu trúc và bề mặt đồng bộ．Kết quả được công bố trên Science Advances (ＩＦ＝１２．５, trích dẫn: Sci．Adv．11, eadw5747 (2025)) với tiêu đề “Màng sợi nano nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa pin nhiên liệu màng trao đổi proton．” Thông qua kỹ thuật cấu trúc và bề mặt sợi nano, nhóm cân bằng được độ dẫn proton, độ bền cơ học và hiệu suất điện hóa của màng．Đáng chú ý, màng sợi nano cấu trúc sandwich (ＳＳＮＦＭ) thể hiện hiệu suất vượt trội, đạt mật độ công suất cực đại 942 mW cm⁻² sau 100 giờ kiểm tra ứng suất gia tốc, vượt xa mức 520 mW cm⁻² của màng thương mại thông thường．Đặc trưng điện hóa cho thấy độ dẫn proton đạt 40.4 mS cm⁻¹, cao hơn mức 17.5 mS cm⁻¹ của màng thương mại．
Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích đa t tỷ lệ, bao gồm chụp cắt lớp tia X và mô phỏng đa pha, để chỉ ra cải thiện về hiệu suất màng, độ ổn định lớp xúc tác và hình thành ranh giới ba pha nhờ màng sợi nano, từ đó thúc đẩy vận chuyển điện tích và khối lượng hiệu quả．Nhóm cũng tiến hành đánh giá điện hóa đối với màng trao đổi ion PBI xốp bề mặt biến đổi và MEA SSNFM (ở １６０°Ｃ， anode： H₂ １００ ml min⁻¹， cathode： O₂ １００ ml min⁻¹)， cho thấy hiệu suất xuất sắc về biến thiên điện áp hở mạch (OCV)， đường cong phân c cực và độ ổn định kiểm tra ứng suất gia tốc (AST)。 Chiến lược thiết kế màng đề xuất trong nghiên cứu này cung cấp giải pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất pin nhiên liệu trong ứng dụng năng lượng bền vững。
