液流电池用离子选择性膜研究

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大化所成功制备超薄聚合物膜材料
Zhong Guo Hua Gong Bao· 2025-06-27 02:42
中化新网讯 近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋、项目研究员鲁文静等与中国科学技 术大学研究员张宏俊合作,在液流电池用离子选择性膜研究中取得新进展,提出一种新型的界面交联策 略,制备出了厚度仅为3微米的高稳定性超薄聚合物膜材料,将全钒液流电池的工作电流密度提升至300 毫安/平方厘米。相关成果发表在《自然-化学工程》。 聚合物离子选择性膜因其成本低、易于规模化制备等优势,是目前市场上主流的液流电池膜材料。然 而,与具有周期性和规整有序孔结构的无机纳米多孔材料不同,传统方法制备的聚合物膜通常具有不规 则无序孔结构,难以实现液流电池活性物质和载流子的精确筛分,存在选择性和渗透性相互制约的 Trade-off效应。 为解决上述问题,李先锋团队提出了一种界面交联新策略,通过将聚合物交联反应限制在有限的界面空 间内,制备出由纳米级分离层和支撑层组成的超薄聚合物膜。测试结果表明,分离层中稳健的共价交联 网络结构提高了膜的机械稳定性,即便是在膜厚度降低至3微米条件下,均展现出良好的机械强度,其 横向拉伸强度和纵向硬度均优于商业化的Nafion 212膜。 研究还发现,该膜材料分离层的孔径分布在1.8至5.4埃之间 ...