科大开发一种新型离子膜材料

徐铜文团队成员。 中国科大供图

中新网合肥4月27日电 (记者 吴兰)中国科学技术大学徐铜文、杨正金教授团队与合作者设计了一类新型离子膜——三嗪框架聚合物离子膜，解决了离子膜材料“传导性-选择性”相互制约的难题。

4月26日，该研究成果发表在国际学术期刊《自然》上。

据悉，这类膜材料展示出了近无摩擦的离子传递，实现了水系有机液流电池快充，电池充放电电流密度达到500 mA/cm2，是当前普遍报道值的5倍以上。

离子膜，在清洁能源、节能减排、能量转换与储存等方面有着广泛的应用前景。比如，作为燃料电池和液流电池的关键部件的隔膜材料，就被称为离子膜。

传统的离子膜材料，用于传导离子的通道不够“坚固”，长时间使用后，结构会发生老化，从而导致性能下降。

该成果第一作者、徐铜文团队博士后左培培用了一个形象的比喻：就像用筛子筛沙，最好的筛子是阻隔粗沙(选择性)、筛选细沙并使其快速通过(传导性)，但是筛子孔小的，粗沙过不去、细沙流得也慢(传导性差)；筛子孔大的，粗沙细沙都能过去(选择性差)。离子膜的研究重点，就是如何在膜内构筑仅允许“细沙”快速通过的高效通道。

研究团队经过长期研究积累和大量实验探索，设计了一类新型的“微孔框架聚合物离子膜”，提出了刚性微孔通道内“离子配位”机制，实现膜内近似无摩擦的离子传导和水系有机液流电池的快充。

该成果涉及的微孔框架离子膜的设计理念，还可拓宽至其他功能化框架聚合物膜，并以此为基础进行高性能膜材料的定向设计。据介绍，此类离子膜有望实现国产聚合物离子膜的“弯道超车”，为实现国家“双碳”战略目标和可持续发展提供技术支撑。(完)

来源： 中国新闻网