我校材料學(xué)院孫立東教授團隊與長沙理工大學(xué)丁美教授、賈傳坤教授共同合作，在學(xué)術(shù)期刊《Advanced Energy Materials》上發(fā)表研究論文，孫立東教授為共同通訊作者，該研究成果大幅提高了隔膜的離子選擇性能并降低了隔膜成本。

近日，由我校材料學(xué)院孫立東教授、長沙理工大學(xué)丁美教授、賈傳坤教授共同主導(dǎo)，開發(fā)了一種低成本、高性能全氟磺酸基復(fù)合離子交換膜——Nafion/TiO2納米管復(fù)合膜，并應(yīng)用于釩液流電池。TiO2納米管的超親水性使其均勻分散在Nafion基體中，并展現(xiàn)了良好的抑制釩離子滲透作用。在120 mA cm–2電流密度下，釩液流電池能量效率高達84.4%，穩(wěn)定循環(huán)超過1400次，持續(xù)518小時以上，遠高于商業(yè)化Nafion膜。相關(guān)研究結(jié)果于2020年3月29日在Wiley出版社旗下《Advanced Energy Materials》期刊線上發(fā)表，題目為Hybrid Membranes Dispersed with Superhydrophilic TiO2 Nanotubes Toward Ultra-Stable and High-Performance Vanadium Redox Flow Batteries。

釩液流電池是當前最具前景的大規(guī)模儲能技術(shù)之一，既可作為清潔能源發(fā)電的儲能裝置，又可作為電網(wǎng)調(diào)峰的輔助手段，實現(xiàn)電網(wǎng)安全、高效運行。離子交換膜作為液流電池的關(guān)鍵材料之一，決定了電池的性能和成本；其將正負電極、電解液隔離，防止電極接觸短路以及電解液的交叉污染，同時允許平衡離子自由穿過隔膜保持電池整體的電中性。當前，釩液流電池常用的Nafion系列隔膜離子選擇性低，嚴重影響了釩液流電池的發(fā)展。對此，研究團隊采用電化學(xué)陽極氧化法制備TiO2納米管，并利用其超親水性調(diào)控Nafion膜結(jié)構(gòu)，減少了聚合物的使用，最終獲得高性能釩液流電池離子交換膜。該技術(shù)大幅提高了隔膜的離子選擇性能并降低了隔膜成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費、機械傳動國家重點實驗室、公路養(yǎng)護技術(shù)國家工程實驗室和湖南省團隊百人計劃等項目的資助。重慶大學(xué)材料學(xué)院與長沙理工聯(lián)合培養(yǎng)博士生葉家業(yè)為論文第一作者，我校孫立東教授、長沙理工大學(xué)丁美教授、賈傳坤教授為共同通訊作者。

釩液流電池示意圖、TiO2納米管和Nafion/TiO2納米管復(fù)合膜形貌與結(jié)構(gòu)

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201904041