徐至/黄康AFM：Zr-MOF促进液流电池膜的可控离子筛分和质子电导率

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徐至/黄康AFM：Zr-MOF促进液流电池膜的可控离子筛分和质子电导率
具有有序通道的膜是控制液流电池中离子筛分和质子电导率的关键。然而，精细控制聚合物膜的纳米通道仍然是一个巨大的挑战。
华东理工大学徐至、南京工业大学黄康等人将两种具有可变孔结构和通道特性的酸稳定Zr金属有机骨架（MOF-801和MOF-808）作为填料引入非氟化磺化聚（醚醚酮）（SPEEK）。
徐至/黄康AFM：Zr-MOF促进液流电池膜的可控离子筛分和质子电导率
与具有较小三角形窗口（≈3.5 Å）的MOF-801结合的膜成功地将分子筛分特性转化为液流电池膜，从而在40-120 mA cm-2下相对于原始SPEEK膜 (97.1–98.5%)提高了库仑效率（98.5-99.2%）。相比之下，MOF-808中更多的亲质内部互连通道产生了更快的质子高速公路，与原始 SPEEK膜（91.7-78.9%）相比，40-120 mA cm-2下的电压效率（93.7-84.1%）显著增加。
徐至/黄康AFM：Zr-MOF促进液流电池膜的可控离子筛分和质子电导率
图1 形貌及结构表征
通过调节离子筛分和质子电导率，MOF-801/MOF-808二元复合膜在钒氧化还原液流电池系统中表现出同步改善的性能。Zr-MOFs 基膜中揭示的结构-性能关系为设计用于液流电池的具有有序通道的新型质子交换膜提供了一般指导。
徐至/黄康AFM：Zr-MOF促进液流电池膜的可控离子筛分和质子电导率
图2 电化学性能
Zr-MOF-Enabled Controllable Ion Sieving and Proton Conductivity in Flow Battery Membrane. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104629

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