大连理工大学化工学院贺高红

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大连理工大学贺高红教授课题组在全钒液流电池离子交换膜研究上取得新进展

 随着环境污染和能源危机的加剧，太阳能、风能等可再生新能源的开发利用越来越受到人们的重视。为了提高这些可再生能源的经济性和稳定性，迫切需要一种高效率、高可靠性的大规模储能技术。全钒液流电池（VRBs）因其具有的使用寿命长，可深度充放电，响应速度快，设计灵活、无污染等特点而成为新能源产业研究的焦点。其中离子交换膜作为全钒液流电池的关键部件，对VRBs的性能有着重要的影响。理想的VRBs离子交换膜要求离子导电性高，钒渗透率低，化学稳定性好，成本低等特点。而常用的离子交换膜中，质子离子交换膜（PEM）虽然具有较高的质子传导率，但是一般其钒离子渗透率较大。相对应的阴离子交换膜（AEM）具有较好的阻钒性，但是其面电阻一般较大。因此如何能够获得同时具有较高的离子电导率和离子选择性的离子交换膜材料是目前研究的难题和焦点。除此之外，膜材料的化学稳定性不足也是目前领域内亟需解决的一个问题。

  针对这些问题，大连理工大学贺高红教授团队采用三元叔胺接枝聚苯醚（PPO-TTA）与磺化聚醚醚酮（SPEEK）为材料设计制备了一种新的多叔胺型两性离子交换膜。利用膜材料中叔胺和磺酸基团间的相互作用，诱导构建了高效的氢键网络质子传输通道，使膜材料同时获得了优异的离子传导率和离子选择性，并且有效提高了膜材料的化学稳定性。

 以上相关成果以“A Novel Triple Tertiary Amine Polymer Based Hydrogen Bond Network Inducing Highly Efficient Proton Conducting Channels of Amphoteric Membrane for High-Performance Vanadium Redox Flow Battery”为题，以封面论文的形式发表在ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 5003-5014上，并被该刊选为封面论文。

  论文的第一作者为大连理工大学硕士生张华清，共同通讯作者为大连理工大学焉晓明副教授和贺高红教授。该项研究工作得到国家自然科学基金和长江学者计划等项目的资助。

  论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsami.8b18617