复合膜提高液流电池功率

研究人员创造了同时具有高离子导电性和高选择性的离子交换膜。含有超薄聚酰胺膜的钒液流电池具有更高的功率密度和更高的能源效率。使用数码AFM揭示了膜结构与离子转移行为的关系。

稳定、可靠储能系统都需要克服太阳能和风力发电的间歇性。虽然钒液流电池是一个很有前途的候选者，但它们的功率密度必须提高才能在商业规模上实际应用。提高功率密度的关键一步是开发具有高离子选择性和高离子导电性的分离膜

由中国科学院大连分校的研究人员领导的研究小组在《科学》杂志上发表了这一目标的进展自然通讯．研究人员使用三甲酰氯(TMC)和间苯二胺(MPD)的界面聚合，在高导电支撑层上形成交联聚酰胺选择层。复合设计使电池效率在260 mA/cm电流密度下超过80%²据信这是一项新纪录。

研究人员使用AFM表面形貌图像，以及其他工具和模拟的结果，来确定负责高性能的特定质子转移机制。他们还获得了AFM高度图像来测量膜的膨胀率，以改进材料密度的计算。

复合设计避免了在较厚、连接较少的多孔膜中发现的选择性和导电性之间的权衡。通过解决这些问题并提高功率密度，这种薄膜可以为可再生能源应用提供低成本、高效率的电池。万博电脑网页版登录

仪器使用

数码AFM

技术使用

通过获取接触模式下的形貌图像，研究了不同比例TMC制备的膜的纳米级结构。对N,N-二甲基乙酰胺浸泡前后的选择性层进行地形形貌图像，测量溶胀率。Cypher AFMs的低噪声底面和高空间分辨率确保了垂直和横向维度的准确测量。此外，Cypher的内置软件简化了表面粗糙度的计算和膨胀实验中的线截面分析。

引用本文:戴强，刘志强，黄磊等，薄膜复合膜在液流电池中打破了导电性和选择性之间的平衡。Commun Nat。11， 13(2020)。https://doi.org/10.1038/s41467-019-13704-2

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