复合膜增强流动电池功率

研究人员创造了同时具有高离子电导率和高选择性的离子交换膜。含超薄聚酰胺膜的钒流电池具有更高的功率密度和更高的能量效率。成像的数码AFM揭示了膜结构和离子转移行为之间的关系。

稳定，可靠储能系统需要克服太阳能和风力发电的间歇性特性。虽然钒流电池是一种很有前途的候选电池，但必须提高其功率密度，以实现商业规模的实际应用。高离子选择性和高离子电导率分离膜的研制是提高功率密度的关键步骤

由中国科学院研究人员领导的团队在大连报告这一目标的进展情况自然通讯．研究人员利用三甲基氯(TMC)和间苯二胺(MPD)的界面聚合，在高导电的支撑层上形成交联聚酰胺选择性层。在电流密度为260 mA/cm的情况下，复合材料的电池效率超过80%²，被认为是一项新纪录。

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

复合设计避免了在较厚的较低的多孔膜中发现的选择性和电导率之间的权衡。通过击打这些权衡和提高功率密度，膜可以为可再生能源应用启用低成本，高效电池。bob综合app官网登录

仪器使用

数码AFM

技术使用

通过接触模式下的形貌图像，研究了不同比例TMC制备的膜的纳米结构。在N,N-二甲基乙酰胺浸渍前后，对选择性层进行形貌成像，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尺寸的精确测量。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线截面的分析。

引用本文:戴强，刘志，黄磊等，薄膜复合膜打破了流电池电导率和选择性之间的平衡。Commun Nat。1113(2020)。https://doi.org/10.1038/s41467-019-13704-2

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