堿性陰離子交換膜燃料電池(AAEMFC)，也稱為陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)、堿性膜燃料電池(AMFC)、氫氧化物交換膜燃料電池(HEMFC)或固體堿性燃料電池(SAFC)。一種堿性燃料電池，它使用陰離子交換膜來分隔陽極室和陰極室。堿性燃料電池(AFC)基于堿性陰離子（通常是氫氧根OH-）在電極之間的傳輸。最初的AFC使用氫氧化鉀水溶液(KOH)作為電解質。AAEMFC改為使用傳輸氫氧根陰離子的聚合物膜。

在堿性陰離子交換膜燃料電池中，燃料（氫氣或甲醇）在陽極供應，氧氣通過空氣供應，水在陰極供應。燃料在陽極被氧化，氧氣在陰極被還原。在陰極，氧還原產生氫氧根離子(OH-)，它們通過電解質向陽極遷移。在陽極，氫氧根離子與燃料反應產生水和電子。電子通過電路產生電流。以氫為燃料時的電化學反應在陽極：H2+2OH?→2H2O+2e?在陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-甲醇為燃料時的電化學反應陽極：CH3OH+6OH-→CO2+5H2O+6e-在陰極：3/2O2+3H2O+6e-→6OH-

陰離子交換膜的機械性能與電化學能源技術的使用有關，例如燃料電池中的聚合物電解質膜。聚合物的機械性能包括彈性模量、拉伸強度和延展性。用于測量這些性能的傳統拉伸應力-應變測試對實驗過程非常敏感，因為聚合物的機械性能在很大程度上取決于環境的性質，例如水、有機溶劑、氧氣和溫度的存在。假設微觀結構沒有改變，提高溫度通常會導致彈性模量降低、拉伸強度降低和延展性增加。在玻璃化轉變溫度附近，觀察到機械性能的非常顯著的變化。

增加用于陰離子交換膜(AEM)的聚合物的機械性能的一種方法是用接枝的季銨基團取代傳統的三元胺和陰離子交換基團。這些離聚物導致大的儲存和楊氏模量、高拉伸強度和高延展性。將抗衡離子從氫氧根離子交換為碳酸氫根離子、碳酸根離子和氯離子，進一步提高了膜的強度和彈性模量。Narducci及其同事得出結論，與陰離子類型有關的吸水量對機械性能起著非常重要的作用。Zhang及其同事通過C1、C3、C4-取代的咪唑并通過硫醇-烯化學交聯它們。這些交聯的AEM表現出優異的成膜性能，并且由于聚合物鏈中增加的纏結相互作用而表現出更高的拉伸強度，這反過來又增加了吸水率。吸水率和機械性能之間的這種密切關系反映了Narducci及其同事的發現。張等人的研究結果。表明陰離子導電材料與穩定的空間保護有機陽離子的交聯是生產用于堿性燃料電池的穩健AEM的有效策略。這些交聯的AEM表現出優異的成膜性能，并且由于聚合物鏈中增加的纏結相互作用而表現出更高的拉伸強度，這反過來又增加了吸水率。吸水率和機械性能之間的這種密切關系反映了Narducci及其同事的發現。張等人的研究結果。表明陰離子導電材料與穩定的空間保護有機陽離子的交聯是生產用于堿性燃料電池的穩健AEM的有效策略。這些交聯的AEM表現出優異的成膜性能，并且由于聚合物鏈中增加的纏結相互作用而表現出更高的拉伸強度，這反過來又增加了吸水率。吸水率和機械性能之間的這種密切關系反映了Narducci及其同事的發現。張等人的研究結果。表明陰離子導電材料與穩定的空間保護有機陽離子的交聯是生產用于堿性燃料電池的穩健AEM的有效策略。

NASA在1960年代用于阿波羅和航天飛機計劃的堿性燃料電池使用KOH水溶液作為電解質，以近70%的效率發電。在這種情況下，CO2通過氧化劑空氣流進入并作為甲醇氧化的副產品產生，如果甲醇是燃料，則與電解質KOH反應形成CO32-/HCO3-。結果不幸的是，K2CO3或KHCO3沉淀在電極上。然而，已經發現這種效應可以通過從電極上去除陽離子反離子來減輕，并且一些工業和學術團體發現碳酸鹽的形成是完全可逆的，尤其是Varcoe。已經開發出使用空氣作為氧化劑源的低成本CO2系統。在堿性陰離子交換膜燃料電池中，含水KOH被可傳導氫氧根離子的固體聚合物電解質膜取代。這可以克服電解質泄漏和碳酸鹽沉淀的問題，盡管仍然利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。可以傳導氫氧根離子。這可以克服電解質泄漏和碳酸鹽沉淀的問題，盡管仍然利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。可以傳導氫氧根離子。這可以克服電解質泄漏和碳酸鹽沉淀的問題，盡管仍然可以利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。這可以克服電解質泄漏和碳酸鹽沉淀的問題，盡管仍然可以利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。這可以克服電解質泄漏和碳酸鹽沉淀的問題，盡管仍然利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。盡管仍然利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在AAEMFC中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。盡管仍然利用在堿性環境中運行燃料電池的好處。在堿性陰離子交換膜燃料電池中，CO2與水反應形成H2CO3，H2CO3進一步分解為HCO3-和CO32-。CO32-/HCO3-的平衡濃度小于0.07%，在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。07%，并且在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。07%，并且在沒有陽離子（K+、Na+）的情況下，電極上沒有沉淀。然而，沒有陽離子是難以實現的，因為大多數膜被調節為功能性氫氧化物或碳酸氫鹽形式，而不是它們最初的化學穩定鹵素形式，并且可能通過競爭性吸附到活性位點和施加亥姆霍茲效應顯著影響燃料電池性能層效應。與堿性燃料電池相比，堿性陰離子交換膜燃料電池還可以保護電極免受固體碳酸鹽沉淀的影響，這會在啟動過程中引起燃料（氧/氫）傳輸問題。已開發的絕大多數膜/離聚物都是碳氫化合物，從而更容易回收催化劑并降低燃料交叉。與氫氣相比，甲醇具有更容易儲存和運輸的優點，并且具有更高的體積能量密度。此外，與PEMFC相比，堿性陰離子交換膜燃料電池中從陽極到陰極的甲醇交叉減少，這是由于膜中從陰極到陽極的離子傳輸方向相反。此外，在AAEMFC中可以使用高級醇，例如乙醇和丙醇，因為AAEMFC中的陽極電位足以氧化醇中存在的CC鍵。

開發AAEMFC的xxx挑戰是陰離子交換膜(AEM)。典型的AEM由帶有束縛陽離子交換基團的聚合物骨架組成，以促進游離OH-離子的移動。這與用于PEMFC的Nafion正好相反，其中陰離子共價連接到聚合物上，質子從一個位點跳到另一個位點。挑戰在于制造具有高OH-離子電導率和機械穩定性的AEM，而不會在升高的pH值和溫度下發生化學劣化。降解的主要機制是存在β-氫時的霍夫曼消除和OH-離子在陽離子位點的直接親核攻擊。一種提高霍夫曼消除化學穩定性的方法是去除陽離子位點上的所有β-氫。另一個挑戰是實現與PEMFC中觀察到的H+電導率相當的OH-離子電導率。由于OH-離子的擴散系數是H+的一半（在散裝水中），因此需要更高濃度的OH-離子才能獲得類似的結果，這反過來又需要聚合物具有更高的離子交換能力。然而，高離子交換容量會導致聚合物在水合時過度溶脹并伴隨機械性能損失。堿性陰離子交換膜燃料電池中的水管理也被證明是一項挑戰。最近的研究表明，仔細平衡原料氣體的濕度可以顯著提高燃料電池的性能。