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新型离子传导膜兼具“高选择性”与“高传导率”

时间:2021-07-13 13:20 点击次数:
  本文摘要:最近,中国科学院沈阳化物所李先驱研究员张华民研究员队开发了超薄分离层填充离子传导膜,解决了离子传导膜领域的低选择性和低传导率不能兼顾的技术问题。这种薄膜可以大大提高液流电池的功率,降低电堆成本。离子传导膜是液流电池的重要材料之一。膜的选择性越高,电池库伦效率越高,膜的传导率越高,电池的电压效率越高,库伦效率和电压效率一起影响电池的能源效率。 但是,开发具有低选择性和低传导率的离子传导膜是该领域的研究课题。传统的多孔离子传导膜通过变形的孔道传导离子。

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最近,中国科学院沈阳化物所李先驱研究员张华民研究员队开发了超薄分离层填充离子传导膜,解决了离子传导膜领域的低选择性和低传导率不能兼顾的技术问题。这种薄膜可以大大提高液流电池的功率,降低电堆成本。离子传导膜是液流电池的重要材料之一。膜的选择性越高,电池库伦效率越高,膜的传导率越高,电池的电压效率越高,库伦效率和电压效率一起影响电池的能源效率。

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但是,开发具有低选择性和低传导率的离子传导膜是该领域的研究课题。传统的多孔离子传导膜通过变形的孔道传导离子。为了提高膜的选择性,必须提高膜整体的粒子程度,但粒子不会提高膜的贯通性,传导率会提高,因此对于传统的多孔离子传导膜来说,低选择性和低传导率被称为鱼和熊掌,不能兼顾。本次开发的填充离子传导膜由粒子薄分离层和孔道贯通性好的承载层构成。

足够厚的颗粒分离层需要在确保低选择性的同时构筑低传导率,承载层可以获得机械强度。此外,为了证实这一机制,该团队与中国科学院武汉物理与数学研究所郑安民研究员合作,通过理论计算深入研究了聚酰胺分离层的质子传输方式,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,通过格罗图斯机理冲刺传输。该机理设计高性能离子传导膜获得了新的想法。


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