综述：MOF与COF复合隔膜/膜在氧化还原液流电池中的创新：可持续与高性能解决方案

【编辑推荐】本综述系统阐述了金属/共价有机框架（MOF/COF）复合隔膜在氧化还原液流电池（RFB）中的前沿进展，聚焦其通过可调孔隙结构、离子选择性及设计灵活性解决传统离子交换膜（如Nafion）高渗透性、高成本的痛点，为大规模储能提供创新材料策略。

　　

Abstract

膜工程技术的突破是推动氧化还原液流电池（RFB）迈向大规模储能应用的核心。传统离子交换膜（IEMs）如Nafion因活性物质渗透率高、成本昂贵等问题制约其商业化。近年来，非离子/多孔膜凭借尺寸筛分效应、可控润湿性及工业级加工性能崭露头角。其中，金属有机框架（MOF）和共价有机框架（COF）因其可定制的孔道结构、离子选择性和化学稳定性成为理想隔膜材料。本文综述了MOF/COF隔膜的最新研究进展，探讨了孔隙尺寸优化、功能化修饰等关键策略，并指出规模化制备与性能平衡的挑战。

Introduction

全球能源需求年增3%，化石燃料导致的CO₂浓度突破424?ppm，加速了太阳能、风能等可再生能源的布局。然而，其间歇性供电特性凸显储能技术的重要性。在铅酸电池、锂离子电池（LIBs）等储能系统中，氧化还原液流电池（RFB）凭借功率/能量解耦设计（电解液体积决定容量，电堆数量决定功率）成为大规模储能的优选方案。以全钒液流电池（VRFB）为例，其采用VO₂⁺/VO²⁺和V³⁺/V²⁺氧化还原电对，通过质子（H⁺）跨膜传输维持电中性，但钒离子渗透导致的容量衰减仍是关键瓶颈。

Evaluation criteria of membrane

理想隔膜需兼顾低钒渗透率、高质子电导率（>0.1?S/cm）、化学稳定性及成本效益。性能指标包括库仑效率（CE）、电压效率（VE）和能量效率（EE）。例如，Nafion膜虽质子电导率优异（0.15?S/cm），但钒离子渗透率高达10^?6?cm²/min，而MOF基膜通过孔径筛分可将渗透率降低至10^?8?cm²/min。

Recent research about MOF-based membranes

研究者通过磺化、无机填料（如TiO₂）掺杂等手段改性MOF膜。例如，UiO-66-NH₂膜通过氨基功能化将质子电导率提升至0.12?S/cm，同时钒阻隔效率提高40%。ZIF-8/PBI复合膜则利用2.1??微孔实现V³⁺/H⁺选择性分离。

Conclusion

MOF/COF膜通过“孔道工程”和界面设计为RFB隔膜提供了革命性解决方案，但规模化制备、长期稳定性验证仍是未来研究重点。多学科交叉融合将加速这一领域从实验室走向产业化。

（注：全文严格基于原文缩编，未新增观点或数据）