近日，中科院大連化學物理研究所張華民領(lǐng)導的研究團隊在全釩液流電池關(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）。研究工作被英國皇家化學會（RSC）旗下的刊物《Chemistry World》作為“News story” 進行了專門的評述（http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/April/13041101.asp），后續(xù)研究工作正在進行中。在評述中，清潔能源研究領(lǐng)域的專家、英國University of Surrey的John Varcoe博士認為“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能電池的核心部件之一，起著隔離正負極活性物質(zhì)和導通離子形成電池內(nèi)電路的作用。目前全釩液流儲能電池中使用的全氟磺酸膜不僅價格昂貴而且離子選擇透過性差，嚴重制約了液流儲能電池的實用化和產(chǎn)業(yè)化。而非氟離子交換膜盡管成本低廉，但離子交換基團的引入會大幅度降低非氟離子交換膜的穩(wěn)定性，嚴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能電池隔膜，利用多孔膜對不同價態(tài)和大小的離子的篩分效應(yīng)，成功實現(xiàn)了多孔膜對氫離子（質(zhì)子）的選擇性透過而釩離子不透過。該研究成果，降低了全釩液流儲能電池隔膜對離子交換基團的依賴，擴大了膜材料的選擇范圍，為高性能、低成本的全釩液流儲能電池離子交換膜的開發(fā)開辟了一條全新的途徑。此項進展將有望推進全釩液流儲能電池的實用化進程，解決可再生能源發(fā)電并網(wǎng)難的瓶頸問題。
