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記者專欄
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我國科學家成功研發(fā)新型離子膜 有望大幅提升新能源儲能裝備性能

2023-04-28 06:50 來源:新華網(wǎng)

  新華社北京4月27日電(記者張泉)離子膜在清潔能源、節(jié)能減排、能量轉(zhuǎn)換與儲存等方面擁有廣闊應用前景。我國科學家設(shè)計了一類新型離子膜,首次實現(xiàn)膜內(nèi)近似無摩擦的離子傳導,有望大幅提升液流電池等儲能裝備的效率。

  記者從中國科學院獲悉,該研究由中國科學技術(shù)大學徐銅文教授、楊正金教授團隊與合作者完成,相關(guān)成果已在國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

  離子膜是液流電池、燃料電池等電化學器件或裝備的關(guān)鍵部件,它既要阻隔正負極間活性物質(zhì),防止短路,又要保證離子在充放電過程中高效通過,減少損耗,而傳統(tǒng)離子膜普遍存在傳導性、選擇性相互制約的難題。

  “就像用篩子篩沙,最好的篩子是既能阻隔粗沙(選擇性),又能使細沙快速通過(傳導性)。但是,篩孔小的,細沙流得也慢;篩孔大的,粗沙細沙都能過去。”徐銅文說,離子膜的研究重點,就是在膜內(nèi)構(gòu)筑僅允許“細沙”快速通過的高效通道。

  此項研究中,團隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一種具有貫通亞納米離子通道的微孔框架離子膜材料,同時在通道中進行了化學修飾,不僅解決了傳統(tǒng)離子膜材料中離子通道老化和吸水溶脹問題,還兼具高選擇性和高傳導率。

  據(jù)介紹,在這種膜內(nèi),離子實現(xiàn)了近似無摩擦傳導。使用這種膜組裝的液流電池,充放電電流密度可達每平方厘米500毫安,是當前同類產(chǎn)品數(shù)值的5倍以上。《自然》審稿人認為,這種離子膜在液流電池中展示出了非凡的性能。

  “該成果涉及的微孔框架離子膜的設(shè)計理念,還可拓展至其他功能化框架聚合物膜,并以此為基礎(chǔ)進行高性能膜材料的定向設(shè)計。”楊正金說。

 

(責任編輯:歐云海)

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2023-04-28 06:50 來源:新華網(wǎng)
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