La membrane bipolaire, un type de membrane échangeuse d'ions, est considéré comme le matériau essentiel de la technologie zéro émission. Il est composé d'une couche de membrane anodique et cathodique, et une couche d'hydrolyse intermédiaire. Sous polarisation inverse, les molécules d'eau dans la couche intermédiaire produisent OH ^- et H ⁺ par polarisation.

La production à grande échelle de la membrane est entravée par les différents coefficients de dilatation des couches d'anode et de cathode, provoquant le délaminage facile des deux couches. Outre, les catalyseurs intermédiaires les plus utilisés sont de petites molécules ou de transition, qui sont instables et inefficaces.

Dans une étude publiée le Communication Nature, une équipe dirigée par les professeurs Xu Tongwen et Wu Liang de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a adopté une idée de croissance in situ pour construire une membrane stable et efficace.

Dans leurs études précédentes sur les membranes bipolaires, les chercheurs ont développé la couche de membrane d'anode et de cathode de substrat d'éther de polyphénylène pour résoudre le problème des différents coefficients de dilatation, et préparé une série de structures de couches catalytiques intermédiaires pour résoudre le deuxième problème. Cependant, pour l'application industrielle, des recherches supplémentaires sont nécessaires car la chute de pression d'hydrolyse est trop élevée pour une production à grande échelle.

Par conséquent, les chercheurs ont construit une couche intermédiaire d'hydrolyse stable en régulant la position de croissance in situ à l'interface membrane anode et cathode, molécules d'aniline agrégées, polymérisé, et des particules de FeO(OH) encapsulées.

Le réseau de polyaniline assure une forte adhérence entre les couches membranaires et réalise la fixation et la dispersion uniforme des particules de FeO(OH). Les particules de FeO(OH) de taille uniforme fournissent des sites actifs pour l'hydrolyse et favorisent la polarisation de l'eau, libérant H ⁺ et OH ^- rapidement sous un champ électrique.

Cette membrane nouvellement synthétisée surpasse la membrane commerciale japonaise correspondante Neosepta BP1 dans les aspects de la tension de démarrage de la dissociation de l'eau, stabilité à haute densité de courant et capacité à générer de l'acide et de l'alcali par hydrolyse.

Par ailleurs, les chercheurs ont développé des techniques de moulage avec des droits de propriété intellectuelle indépendants. La ligne de production à grande échelle est en construction.