三木SEO-大化所成功制备超薄聚合物膜材料

近日，中国科学院年夜连化学物理研究所研究员李前锋、项目研究员鲁娴静等与中国科学技能年夜学研究员张宏俊互助，于液流电池用离子选择性膜研究中取患上新进展，提出一种新型的界面交联计谋，制备出了厚度仅为3微米的高不变性超薄聚合物膜质料，将全钒液流电池的事情电流密度晋升至300毫安/平方厘米。相干结果发表于《天然-化学工程》。

聚合物离子选择性膜因其成本低、易在范围化制备等上风，是今朝市场上主流的液流电池膜质料。然而，与具备周期性及规整有序孔布局的无机纳米多孔质料差别，传统要领制备的聚合物膜凡是具备不法则无序孔布局，难以实现液流电池活性物资及载流子的切确筛分，存于选择性及渗入性彼此制约的Trade-off效应。

为解决上述问题，李前锋团队提出了一种界面交联新计谋，经由过程将聚合物交联反映限定于有限的界面空间内，制备出由纳米级分散层及支撑层构成的超薄聚合物膜。测试成果注解，分散层中稳健的共价交联收集布局提高了膜的机械不变性，即即是于膜厚度降低至3微米前提下，均揭示出优良的机械强度，其横向拉伸强度及纵向硬度均优在贸易化的Nafion 212膜。

研究还有发明，该膜质料分散层的孔径漫衍于1.8至5.4埃之间，与具备规整孔道布局的无机纳米多孔质料相似。这类孔径漫衍刚好位在液流电池活性物资及载流子的尺寸之间，实现了对于活性物资的切确筛分及对于载流子的快速传导。同时，纳米级分散层和膜总体厚度的降低进一步削减了离子传输阻力，使患上超薄膜于宽pH规模内均体现出超低的面电阻及活性物资渗入系数。

为了验证其运用的可行性，团队将该膜质料运用在全钒液流单电池，于300毫安/平方厘米的高电流密度下，电池的能量效率跨越80%。此外，该超薄膜还有可以运用在碱性锌铁液流电池及水系有机液流电池，于高电流密度下均揭三木SEO-示出优秀的机能。经由过程转变交联剂的类型，团队进一步验证了界面交联计谋的普适性。

该研究为设计具备高机械不变性、超低面电阻及渗入系数的超薄膜提供了新思绪，有益在晋升多种水系液流电池的事情电流密度及功率密度。

来历：中国化工报