二维纳米海绵协同溶胀膜技术实现高稳定性氧化还原液流电池

为解决离子交换膜(IEMs)在氧化还原液流电池(RFBs)中因溶胀导致的离子传输/筛分失衡问题，研究人员创新性开发了伴随溶胀膜(CSM)技术。该研究通过将二维纳米海绵作为共膨胀介质与膨润土协同作用，使磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质实现动态溶胀控制，在保持导电性同时提升离子筛分能力。CSM在酸/碱/中性RFBs中均展现卓越稳定性：碱性锌/铁氰化物体系1300次循环容量保持率95.88%，酸性钒体系1200次循环库仑效率近100%，中性多硫化物体系可持续运行≈80天。这项技术以12.72美元·m-2的成本优势，为大规模储能提供了经济可行的膜解决方案。

　　

在能源存储领域，离子交换膜(IEMs)的溶胀问题犹如"膨胀的烦恼"——传统膜材料在氧化还原液流电池(RFBs)运行中，因溶胀导致的离子传输与筛分功能失衡严重制约着电池的长期稳定性。科研团队独辟蹊径，设计出伴随溶胀膜(CSM)这一创新解决方案，巧妙地将二维纳米海绵作为"分子弹簧"与膨润土形成协同膨胀体系。

这种智能材料让磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质像训练有素的体操运动员般，在膨胀过程中保持优雅的平衡——通过密度泛函理论计算揭示，膨润土表面的富氧位点与活性离子产生强电负性相互作用，如同搭建起离子传输的"高速公路"，既确保了质子(H⁺)和阳离子的快速传输，又实现了精确的离子筛分。

性能测试结果令人振奋：在pH值各异的战场上都展现出惊人耐力。碱性锌/铁氰化锌体系中，1300次充放电后仍保持95.88%的容量，堪比马拉松选手的持久力；酸性钒体系中，1200次循环库仑效率近乎满分；中性多硫化物/铁氰化铁系统更是创下≈80天稳定运行的纪录。更引人注目的是，中试规模生产显示CSM成本仅12.72美元·m^-2，这种"既强又省"的特性，为大规模储能应用铺就了商业化道路。