科学材料站 Fumion® FAA-3 & FSLA-725 离聚物

AEM阴离子体系 vs PEM质子体系

1. 产品整体介绍

Fumion® 离聚物体系由 SCI Materials Hub 提供，覆盖两大核心电化学材料平台：

• FAA-3 系列（AEM阴离子交换离聚物）
• FSLA-725（PEM质子交换PFSA分散液）

这两类材料是现代电化学能源系统中“电极功能层的核心骨架材料”，其本质作用并不是简单粘结剂，而是：

同时构建电子–离子–气体三相界面（TPB），并决定催化层的离子传输效率与长期稳定性。

1.1 FAA-3 产品介绍（AEM体系核心离聚物）

FAA-3 是基于**聚芳香族骨架（Polyaromatic Polymer）**的阴离子交换离聚物溶液，具有季铵基功能团，可在碱性体系中提供稳定的 OH⁻ 传导通道。

其在电极中的作用包括：

• 构建 OH⁻ 离子传输网络
• 稳定催化剂分散结构（Pt / Ag / Ni / Cu）
• 提供催化层粘结力
• 调控 CO₂RR 局部微环境（pH与扩散）

FAA-3 通常以 NMP 或醇类体系提供，具备良好的成膜性与电极加工适配性。

1.2 FSLA-725 产品介绍（PEM体系核心离聚物）

FSLA-725 是基于**全氟磺酸（PFSA/PTFE共聚物）**的水基离聚物分散液，是典型 PEM 电极与膜电极（MEA/CCM）构建材料。

其核心功能包括：

• 构建 H⁺ 连续传导通道
• 提供极高化学与氧化稳定性
• 增强催化层与膜界面结合力
• 支撑 PEMFC / PEMWE 高电流密度运行

FSLA-725 属于水分散体系，适用于工业化 CCM 制备与溶液铸膜工艺。

2. 全参数对比总表

2.1 基础体系对比

2.2 产品型号与溶剂体系

FAA-3 系列（AEM离聚物）

FSLA-725（PEM离聚物）

3. 材料结构与性能对比

4. 电极浆料制备方法（核心工艺）

4.1 FAA-3电极浆料（AEM体系）

材料组成：Pt/C / Ag / Ni / Cu 催化剂 + FAA-3离聚物 + IPA/NMP/水体系。

推荐配比：催化剂100 + FAA-3 10–30（I/C=0.1–0.3） + 溶剂调节至1–5 wt%。

工艺流程：催化剂预分散30min → 加入FAA-3 → 冰浴超声30–60min → 粘度调整 → 脱泡30min。

4.2 FSLA-725电极浆料（PEM体系）

材料组成：Pt / Ir / IrO₂ + FSLA-725 + 水体系。

推荐配比：催化剂100 + PFSA 5–20 + 水/IPA调节。

特点：水基稳定分散 + 成膜均匀 + 适合CCM制备。

5. 电极制备与结构构建

6. 预处理与电极活化（关键步骤）

6.1 FAA-3预处理 + 活化

预处理：70–80°C干燥去溶剂（避免高温破坏结构）

活化流程：1 M KOH浸泡12–24h（Br⁻→OH⁻交换）→ DI水冲洗 → 0.1–1 M KOH循环 → 0.05–0.2 A/cm²电化学活化30–120min。

6.2 FSLA-725预处理 + 活化

预处理：80–120°C温和干燥（保持水合结构）

活化流程：DI水水化 → 保持H⁺通道 → 低电流启动 → 稳定MEA界面结构。

7. 不同应用使用方法（工程级总结）

共同覆盖：燃料电池、电解水、电极设计、CCM / MEA工程、CO₂电还原。

7.1 AEM体系（FAA-3）

AEM燃料电池：Pt/C + FAA-3（I/C 0.1–0.2）构建OH⁻传导网络；AEM电解水：Pt/C（HER）+ NiFeOx/IrO₂（OER）+ FAA-3增强碱性界面；CO₂RR：Ag/Sn/Cu + FAA-3调控局部pH提升CO选择性。

7.2 PEM体系（FSLA-725）

PEM燃料电池：Pt/C + FSLA-725构建H⁺通道；PEM电解水：IrO₂/Pt体系实现高稳定运行；CCM制备：水溶液铸膜 + 热压MEA实现工业级电极结构。

8. FAQ（强化工程版）

Q1：FAA-3可以用水稀释吗？不可以，会导致聚合物析出或凝胶化；
Q2：FSLA-725可以用于AEM体系吗？不可以，离子机制相反；
Q3：FAA-3为什么必须KOH活化？用于Br⁻→OH⁻离子交换构建导电网络；
Q4：FSLA-725是否需要活化？只需水化即可；
Q5：CO₂RR用哪个体系？FAA-3最佳；
Q6：电极掉粉怎么办？提高FAA-3比例或使用ETOH-20；
Q7：是否可高温处理？FAA-3≤80°C，FSLA-725≤120°C。

9. 科研引用

Fumion FAA-3 and FSLA-725 ionomer dispersions were obtained from SCI Materials Hub.

10. 总结

FAA-3 与 FSLA-725 构成电化学离聚物体系“双核心架构”：

FAA-3负责碱性OH⁻传导与CO₂电还原体系构建；FSLA-725负责酸性H⁺传导与PEM高稳定体系构建。两者共同支撑燃料电池、电解水、CCM/MEA工程与电极设计的完整技术链条。