一支研究团队在阴离子交换膜 (AEM) 的开发方面取得了突破。他们设计了一种新型螺旋分支聚合物膜，该膜包含高度连通的亚纳米微孔离子通道，在液流电池应用中表现出色。该团队包括来自中国科学院 (CAS) 中国科学技术大学的研究人员，由徐同文教授和葛小林教授领导。

AEM 具有广泛的应用，包括化学分离、CO 2转化、电化学氨合成、水电解制氢以及各种储能系统。高效可靠地传导离子的能力对于提高这些应用的性能和可持续性至关重要。传统方法主要通过微相分离，难以平衡离子电导率、选择性和稳定性。这通常会导致权衡，从而限制膜的整体性能。

为了解决这些问题，研究团队利用立体扭曲螺环骨架和基于全碳骨架的聚(芳基哌啶)开发了一种新型螺环分支聚合物膜。合成过程涉及创建一种螺环分支结构，该结构将螺环单元的刚性与支链的灵活性相结合。这种新颖的结构旨在增强聚合物内的自由体积，这对于形成有效的离子传输途径至关重要。

此外，研究人员还进行了全面的结构表征，包括使用扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜(TEM) 进行形态分析，以及孔隙率测量。这些分析表明，该膜形成了一个半柔性三维松散堆积网络，这显著增加了自由体积并创建了高度连通的亚纳米离子通道。

最后，性能评估表明，螺旋支链聚合物膜表现出优异的阴离子电导率，氯离子电导率在 30°C 时超过 60 mS cm -1，在 80°C 时高达 120 mS cm -1 。此外，在液流电池应用中，这些膜表现出优异的功率密度和能量效率，可在 400 mA cm -2的高电流密度下实现快速充电和放电循环。它们在钒氧化还原液流电池中还表现出优异的化学稳定性，表明它们在储能系统中具有长期使用的潜力。

这项突破为膜材料设计提供了一种新策略，有望解决各种能源和环境挑战。该研究不仅推动了聚合物科学领域的发展，也为更高效、更可持续的储能技术铺平了道路。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：