近日，中科院大連化學(xué)物理研究所張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在全釩液流電池關(guān)鍵材料——非氟離子交換膜材料研究中取得重要突破，研究成果發(fā)表在Energy & Environmental Science上（http://xlink.rsc.org/?doi=C1EE01117K）。研究工作被英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)（RSC）旗下的刊物《Chemistry World》作為“News story” 進(jìn)行了專門的評(píng)述（http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/April/13041101.asp），后續(xù)研究工作正在進(jìn)行中。在評(píng)述中，清潔能源研究領(lǐng)域的專家、英國(guó)University of Surrey的John Varcoe博士認(rèn)為“using nanofiltration membranes in redox flow batteries is 'an exciting new development in the field'. 'The simplicity of the system does not lead to a sacrifice in performance and efficiency.”
離子交換膜是液流儲(chǔ)能電池的核心部件之一，起著隔離正負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)通離子形成電池內(nèi)電路的作用。目前全釩液流儲(chǔ)能電池中使用的全氟磺酸膜不僅價(jià)格昂貴而且離子選擇透過(guò)性差，嚴(yán)重制約了液流儲(chǔ)能電池的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。而非氟離子交換膜盡管成本低廉，但離子交換基團(tuán)的引入會(huì)大幅度降低非氟離子交換膜的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響其在電池中的使用壽命。因此開發(fā)高選擇性、高耐久性、低成本的電池隔膜成為全釩液流儲(chǔ)能電池的重要研究方向。
本研究從釩電池基本原理出發(fā)（電池隔膜的基本作用是隔離釩離子，傳遞質(zhì)子等），首次創(chuàng)新性的將多孔分離膜的概念用于全釩液流儲(chǔ)能電池隔膜，利用多孔膜對(duì)不同價(jià)態(tài)和大小的離子的篩分效應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了多孔膜對(duì)氫離子（質(zhì)子）的選擇性透過(guò)而釩離子不透過(guò)。該研究成果，降低了全釩液流儲(chǔ)能電池隔膜對(duì)離子交換基團(tuán)的依賴，擴(kuò)大了膜材料的選擇范圍，為高性能、低成本的全釩液流儲(chǔ)能電池離子交換膜的開發(fā)開辟了一條全新的途徑。此項(xiàng)進(jìn)展將有望推進(jìn)全釩液流儲(chǔ)能電池的實(shí)用化進(jìn)程，解決可再生能源發(fā)電并網(wǎng)難的瓶頸問題。
