基於三氧化鎢納米顆粒的納米片可提高VRFB性能

中國的研究人員開發了一種基於二維三氧化鎢納米顆粒的混合膜，以改善釩氧化液流電池（VRFB）的性能。

來自中國科學院深圳先進技術研究院的團隊將氧化石墨烯（GO）納米片嵌入全氟磺酸（PFSA）基體中，作為一個“屏障”來減少釩離子的滲透。

三氧化鎢（WO3）納米顆粒被生長在GO納米片的表面，以克服靜電效應並提高GO納米片的親水性和分散性。大多數VRFB中使用的PFSA離子交換膜（IEM）的嚴重釩離子滲透將縮短電池的壽命並導致電池性能不理想。

該研究報告於11月發表在《先進功能材料》雜誌上。該研究的第一作者葉博士說：“GO納米片表面的這些親水三氧化鎢納米顆粒作為質子活性位點，促進了質子運輸。”

三氧化鎢納米顆粒片被嵌入到一個具有夾層結構的新型PFSA膜中，該膜還被加強了穩定性，有一薄層聚四氟乙烯（PTFE）。這使得氧化石墨烯片能夠作為一個屏障，減少釩離子的滲透。

納米粒子還作為活性點促進質子的運輸，使得庫侖效率高（>98.1%），能量效率高（>88.9%）。作者說，這超過了市售膜的效率，同時也解決了穩定性問題。該團隊說，實驗表明混合膜非常適用於釩氧化還原液流電池。

在之前發表在《化學工程雜誌》上的一項研究中，研究小組開發了一種基於一維功能化碳化矽納米線的三明治結構複合膜。

研究人員在PFSA基質中引入了功能化的碳化矽納米線，並夾了一個超薄的多孔PTFE層。這種混合膜不僅保持了良好的質子傳導性，還有效地減少了釩離子的滲透，從而提高了VRFB電池的性能。

這些研究為設計基於一維和二維改性材料的用於VRFB的高性能IEM提供了一種製備策略，它可以擴展到其他領域，包括水處理和燃料電池。

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