离子交联诱导的纳米通道在流动电池膜中具有快速的选择性质子传导性能

《AIChE Journal?AIChE》：Ionic crosslinking-induced nanochannels with fast proton-selective conduction in flow battery membrane

新型离子交联膜通过磺化聚芳醚酮与聚苯并咪唑的复合，形成纳米相分离结构，显著提升钒电池中质子/钒离子选择性（36.5 mS·cm?1）和能量效率（91.1%-78.9%），并保持1000次循环稳定性。

　　

摘要

电荷调控的离子传输是许多行业中的关键机制，尤其是在能量转换和存储应用中。受此启发，通过磺化聚芳醚酮（SPEEK）和聚苯并咪唑（PBI）的离子交联，开发出一种新型离子导电膜（ICM），以充分利用离子电荷效应，从而提高钒氧化还原液流电池的性能。离子交联诱导了纳米相分离，使得具有离子电荷效应的离子传输路径聚集在一起，显著增强了质子/钒离子的选择性，并通过Grotthuss机制实现了高效的质子传输（36.5 mS·cm^?1）。优化后的ICM在电池性能上实现了同步提升，能量效率得到显著提高（在40–200?mA·cm^?2的电流下，能量效率为91.1%–82.8%），同时在该电流下经过1000次循环后仍表现出优异的长期稳定性（能量效率为78.9%）。本研究展示了离子交联诱导形成的纳米级通道所具有的潜在优势，这些通道具有定制化的功能特性，从而推动了ICM在快速能量转换、能量存储设备等领域的应用。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。