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新型离子传导膜兼具“高选择性”与“高传导率”

本文摘要:近日,中科院沈阳化物所李先锋研究员、张华民研究员团队研发了一种超薄分离出来层填充离子传导膜,解决问题了离子传导膜领域低选择性与低传导率不能兼得的技术难题。该膜可大幅度提高液流电池功率,减少电堆成本。 离子传导膜是液流电池的关键材料之一。膜的选择性越高,则电池库伦效率越高;膜的传导率越高,则电池电压效率越高;而库伦效率与电压效率联合影响电池的能量效率。 然而,研发出有兼备低选择性与低传导率的离子传导膜是这一领域的研究难题。传统的多孔离子传导膜通过变形的孔道来传导离子。

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近日,中科院沈阳化物所李先锋研究员、张华民研究员团队研发了一种超薄分离出来层填充离子传导膜,解决问题了离子传导膜领域低选择性与低传导率不能兼得的技术难题。该膜可大幅度提高液流电池功率,减少电堆成本。  离子传导膜是液流电池的关键材料之一。膜的选择性越高,则电池库伦效率越高;膜的传导率越高,则电池电压效率越高;而库伦效率与电压效率联合影响电池的能量效率。

  然而,研发出有兼备低选择性与低传导率的离子传导膜是这一领域的研究难题。传统的多孔离子传导膜通过变形的孔道来传导离子。

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想要提升膜的选择性,必需提升膜整体的颗粒程度,而颗粒不会造成膜的贯通性上升,进而造成传导率上升,所以对于传统多孔离子传导膜来说,低选择性与低传导率堪称鱼和熊掌,不能兼得。  此次研发的填充离子传导膜由颗粒的薄分离出来层和孔道贯通性较好的承托层构成。充足厚且颗粒的分离出来层需要在确保低选择性的同时构建低传导率,承托层则可获取机械强度。

  此外,为了证实这一机理,该团队与中科院武汉物理与数学研究所郑安民研究员合作,通过理论计算出来深入研究了聚酰胺分离出来层中质子传送方式,结果显示质子可以通过聚酰胺网络中的水分子链和聚酰胺骨架上的羧基以格罗图斯机理冲刺传送。该机理为设计高性能离子传导膜获取了新的思路。


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