A Hierarchical Nano/Sub-nano Hybrid Ion Conduction Channel Induced by Ion-Cluster-Confined Hydrolysis for High Ion Selectivity in Vanadium Redox Flow Batteries

纳米- 离子 选择性 材料科学 氧化还原 星团(航天器) 化学 纳米技术 无机化学 有机化学 复合材料 催化作用 计算机科学 程序设计语言
作者
Bo Pang,Wanting Chen,Tiantian Li,Fujun Cui,Xuemei Wu,Xiaobin Jiang,Xiaoming Yan,Gaohong He
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (9): 4418-4427 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.5c01563
摘要

H+/Vn+ ion selectivity of ion-conductive membranes is essential but challenging for vanadium redox flow batteries (VRFBs). Herein, the design of a hierarchical nano/sub-nano hybrid ion conduction channel through an ion-cluster-confined hydrolysis method is proposed to tune the topological and chemical structures in the channel. The ion clusters, co-assembled by sulfonic acid and sulfate ester groups in the precursor polybenzimidazole membrane, evolve into nano/sub-nano-sized pores during the hydrolytic conversion of sulfate ester groups into smaller hydroxyl groups, while the remaining sulfonic acid groups remain in smaller nano-sized ion clusters. The well-formed water-absorbed pores and ion clusters in the conductive channel construct strong hydrogen bond (0.97 Å) networks for fast proton hopping. The sub-nanopores (3.1–5.5 Å) decrease vanadium permeability by the size screening effect. With low area resistance (0.12 Ω cm2) and vanadium permeability (2.38 × 10–10 cm2 s–1), very high H+/Vn+ ion selectivity (1.89 × 1011 S s cm–3) is achieved, which is 3 orders of magnitude higher than that of Nafion 212 (3.32 × 108 S s cm–3). A VRFB containing such a channel presents excellent performance at a high current density of 260 mA cm–2, achieving 80.1% energy efficiency, a discharge capacity decay rate of 0.1%/cycle, and 1000 charge–discharge cycles without chemical structure change.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Tristan完成签到 ,获得积分10
4秒前
韭黄完成签到,获得积分10
5秒前
Dellamoffy完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
巴达天使完成签到,获得积分10
7秒前
SCI完成签到 ,获得积分10
7秒前
包容明辉完成签到 ,获得积分10
8秒前
心心发布了新的文献求助10
8秒前
Ava应助阳光的笑旋采纳,获得10
8秒前
研友_RLNzvL完成签到,获得积分10
8秒前
yfn完成签到,获得积分10
10秒前
lalala发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
XL完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
顺顺顺完成签到 ,获得积分10
16秒前
马淑贤完成签到 ,获得积分10
16秒前
ad9发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
小凡完成签到,获得积分10
21秒前
爱撒娇的飞烟完成签到 ,获得积分10
21秒前
项彼夜完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
WZH完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
筑梦之鱼完成签到,获得积分10
23秒前
积极的千雁完成签到,获得积分10
24秒前
李海平完成签到 ,获得积分10
24秒前
Owen应助研友_RLNzvL采纳,获得30
25秒前
球状闪电完成签到,获得积分10
26秒前
TTUTT完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
27秒前
欧耶耶完成签到 ,获得积分10
27秒前
ddsgsd完成签到 ,获得积分10
28秒前
Slby567完成签到,获得积分10
29秒前
周粥完成签到,获得积分20
29秒前
纯情的远山完成签到,获得积分0
29秒前
过时的大炮完成签到 ,获得积分10
30秒前
包容的紫萍完成签到 ,获得积分10
31秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451364
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263320
关于积分的说明 17607293
捐赠科研通 5516169
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903669
邀请新用户注册赠送积分活动 1880634
关于科研通互助平台的介绍 1722651