基于三氧化钨纳米颗粒的纳米片可提高VRFB性能

中国的研究人员开发了一种基于二维三氧化钨纳米颗粒的混合膜，以改善钒氧化液流电池（VRFB）的性能。

来自中国科学院深圳先进技术研究院的团队将氧化石墨烯（GO）纳米片嵌入全氟磺酸（PFSA）基体中，作为一个“屏障”来减少钒离子的渗透。

三氧化钨（WO3）纳米颗粒被生长在GO纳米片的表面，以克服静电效应并提高GO纳米片的亲水性和分散性。大多数VRFB中使用的PFSA离子交换膜（IEM）的严重钒离子渗透将缩短电池的寿命并导致电池性能不理想。

该研究报告于11月发表在《先进功能材料》杂志上。该研究的第一作者叶博士说：“GO纳米片表面的这些亲水三氧化钨纳米颗粒作为质子活性位点，促进了质子运输。”

三氧化钨纳米颗粒片被嵌入到一个具有夹层结构的新型PFSA膜中，该膜还被加强了稳定性，有一薄层聚四氟乙烯（PTFE）。这使得氧化石墨烯片能够作为一个屏障，减少钒离子的渗透。

纳米粒子还作为活性点促进质子的运输，使得库仑效率高（>98.1%），能量效率高（>88.9%）。作者说，这超过了市售膜的效率，同时也解决了稳定性问题。该团队说，实验表明混合膜非常适用于钒氧化还原液流电池。

在之前发表在《化学工程杂志》上的一项研究中，研究小组开发了一种基于一维功能化碳化硅纳米线的三明治结构复合膜。

研究人员在PFSA基质中引入了功能化的碳化硅纳米线，并夹了一个超薄的多孔PTFE层。这种混合膜不仅保持了良好的质子传导性，还有效地减少了钒离子的渗透，从而提高了VRFB电池的性能。

这些研究为设计基于一维和二维改性材料的用于VRFB的高性能IEM提供了一种制备策略，它可以扩展到其他领域，包括水处理和燃料电池。

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