近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部（DNL17）張華民、李先鋒研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜研究方面取得新進(jìn)展，研究成果以通訊形式在線發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed. 55, 2016, 3058-3062）。
該研究團(tuán)隊(duì)突破了傳統(tǒng)的“離子交換傳遞”機(jī)理的束縛，原創(chuàng)性地提出了不含離子交換基團(tuán)的“離子篩分傳導(dǎo)”概念（Energy Environ. Sci. 2011, 4,1676），將多孔離子傳導(dǎo)隔膜引入到液流電池。并在此基礎(chǔ)上圍繞高性能多孔離子傳導(dǎo)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開展了大量研究工作，取得了系列進(jìn)展。（Energy & Environmental Science, 2016, 9, 441-447，Energy & Environmental Science 2013, 6, 776; Energy & Environmental Science 2012,5, 6299; Energy & Environmental Science 2011,4, 1147; Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 2583; Adv. Funct. Mater. 2016，26，210-218）。
大連化物所液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜研究取得新進(jìn)展
在液流電池用多孔離子傳導(dǎo)膜研究中，最大的難題在于其離子傳輸機(jī)理的研究。傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化所制備的多孔膜材料為一般為非對稱結(jié)構(gòu)，孔曲度高、貫通性較差，很難直接驗(yàn)證“離子篩分傳導(dǎo)”機(jī)理。因此，如何精確地制備出孔徑介于質(zhì)子半徑（<0.24nm）和釩離子半徑（>0.6nm）之間，并具有貫通結(jié)構(gòu)離子傳導(dǎo)膜非常關(guān)鍵。ZSM-35是一種具有FER骨架結(jié)構(gòu)的分子篩，它擁有垂直交叉的二維孔道結(jié)構(gòu)，孔徑（0.35nm至0.54nm）介于質(zhì)子半徑和釩離子半徑之間。為此，該研究團(tuán)隊(duì)成功將其引入到多孔膜結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)了對釩離子和質(zhì)子的精確篩分。采用所制備的膜所組裝的單電池在200mA/cm2充放電條件下，能量效率超過81%。該工作對于高性能多孔離子傳導(dǎo)膜的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中科院卓越青年科學(xué)家、教育部能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等相關(guān)項(xiàng)目資助。
