Solvation‐Gradient Thin‐Film Composite Membranes Decouple Ferricyanide Rejection From Hydroxide Conduction in Alkaline Zinc–Iron Flow Batteries

膜 化学工程 材料科学 铁氰化物 氢氧化物 电化学 电导率 离子电导率 无机化学 溶剂化 离子 流动电池 纳米孔 双层 电极 图层(电子) 离子键合 化学 氢氧化钠 磁导率 活化能 氢氧化钾 聚合 离子液体 分析化学(期刊) 半透膜 离子运输机 钠离子电池 石墨烯
作者
Junhua Li,Dan Li,Yijing Dai,Zilin Zhao,Yu Zhu,Jian Jin
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (42): e9300778-e9300778
标识
DOI:10.1002/anie.9300778
摘要

ABSTRACT The long‐standing trade‐off between ion selectivity and ionic conductivity in membrane materials stems from the difficulty in rapidly transporting ions through chemically homogeneous channels while simultaneously excluding large ions. Here, we report a solvation‐gradient membrane prepared via reaction‐diffusion‐coupled interfacial polymerization between piperazine and 1,3,5‐tris(bromomethyl)benzene. The resulting membrane comprised a dense outer selective layer approximately 35 nm thick (with a transport pore size of approximately 6 Å) and an NH‐rich inner layer approximately 400 nm thick. The outer layer imposes a high entry/desolvation barrier on large ions, thereby inhibiting their transport, whereas the NH‐rich region supports rapid OH − transport through re‐solvation and hydrogen‐bond reorganization. This depth‐dependent architecture spatially separates ferricyanide rejection from hydroxide conduction. Depth‐resolved spectroscopy and molecular dynamics simulations supported a depth‐dependent solvation environment and revealed stronger water/OH − interactions in the NH‐rich region. Optimization of poly(tertiary amine) (PTA) membranes achieved low Fe(CN) 6 3− permeability (8.07 × 10 −7 cm 2 h −1 ) and OH − conductivity (41.08 mS cm −1 ), enabling an alkaline zinc‐iron flow battery to achieve an energy efficiency of 89.94% at 80 mA cm −2 and stable cycling for over 800 h. This study suggests depth‐dependent solvation regulation as a useful design principle for alleviating the selectivity‐conductivity trade‐off in electrochemical membranes.
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
Yes完成签到,获得积分10
1秒前
小蘑菇的应助被汪博士采纳,获得30
1秒前
RADSUN完成签到 ,获得积分10
1秒前
张含静发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
2秒前
Eurus发布了新的文献求助10
2秒前
2992i发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
zzzssshhh完成签到,获得积分10
5秒前
香蕉觅云的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得20
5秒前
bkagyin的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
风0405的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
研友_VZG7GZ的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
JamesPei的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
方源的应助被科研通管家采纳,获得30
6秒前
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
浩宁发布了新的文献求助10
6秒前
秋风的应助被科研通管家采纳,获得20
6秒前
6秒前
pink的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
Lucas的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
秋风的应助被科研通管家采纳,获得20
7秒前
传奇3的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
CipherSage的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
叶子发布了新的文献求助10
7秒前
山山而川发布了新的文献求助200
8秒前
8秒前
xz完成签到 ,获得积分10
9秒前
含蓄无春发布了新的文献求助20
10秒前
12秒前
小宇完成签到 ,获得积分10
12秒前
Eurus完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
凶狠的傲晴完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 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 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8150430
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9547421
关于积分的说明 21681059
捐赠科研通 7737790
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3424358
关于科研通互助平台的介绍 2549312
邀请新用户注册赠送积分活动 2467682