中新網(wǎng)合肥4月27日電 (記者 吳蘭)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、楊正金教授團(tuán)隊與合作者設(shè)計了一類新型離子膜——三嗪框架聚合物離子膜，解決了離子膜材料“傳導(dǎo)性-選擇性”相互制約的難題。
4月26日，該研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。
據(jù)悉，這類膜材料展示出了近無摩擦的離子傳遞，實現(xiàn)了水系有機(jī)液流電池快充，電池充放電電流密度達(dá)到500 mA/cm2，是當(dāng)前普遍報道值的5倍以上。
離子膜，在清潔能源、節(jié)能減排、能量轉(zhuǎn)換與儲存等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。比如，作為燃料電池和液流電池的關(guān)鍵部件的隔膜材料，就被稱為離子膜。
傳統(tǒng)的離子膜材料，用于傳導(dǎo)離子的通道不夠“堅固”，長時間使用后，結(jié)構(gòu)會發(fā)生老化，從而導(dǎo)致性能下降。
該成果第一作者、徐銅文團(tuán)隊博士后左培培用了一個形象的比喻：就像用篩子篩沙，最好的篩子是阻隔粗沙(選擇性)、篩選細(xì)沙并使其快速通過(傳導(dǎo)性)，但是篩子孔小的，粗沙過不去、細(xì)沙流得也慢(傳導(dǎo)性差)；篩子孔大的，粗沙細(xì)沙都能過去(選擇性差)。離子膜的研究重點(diǎn)，就是如何在膜內(nèi)構(gòu)筑僅允許“細(xì)沙”快速通過的高效通道。
研究團(tuán)隊經(jīng)過長期研究積累和大量實驗探索，設(shè)計了一類新型的“微孔框架聚合物離子膜”，提出了剛性微孔通道內(nèi)“離子配位”機(jī)制，實現(xiàn)膜內(nèi)近似無摩擦的離子傳導(dǎo)和水系有機(jī)液流電池的快充。
該成果涉及的微孔框架離子膜的設(shè)計理念，還可拓寬至其他功能化框架聚合物膜，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行高性能膜材料的定向設(shè)計。據(jù)介紹，此類離子膜有望實現(xiàn)國產(chǎn)聚合物離子膜的“彎道超車”，為實現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。(完)
