
聚焦液流电板隔阂研发,华理“膜”法师团队获得新突破
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发布日期:2025-08-06 05:39 点击次数:154
在新动力储能的要津范围——液流电板中,一种中枢膜材料永远被国际高价含氟膜把持,不仅资本高尚,其出产和使用历程中产生的“长久性”含氟混浊物(PFAS)更对环境和健康组成严重要挟。
如今,这一困局被来自华东理工大学化工学院的师生团队冲破。这支“膜法师”团队见效研发出新一代高性能非氟多孔离子传导膜,不仅性能优于国际主流居品,且资本低至入口膜售价的1/16,更从源泉上根绝了氟混浊。更令东说念主激越的是,在学校的猖厥撑握下,膜材料已兑现限制化出产(年产5万闲居米),见效应用于全钒、全铁等多种液流电板体系。
2019年上映的电影《黑水》中,全氟辛酸(PFOA)混浊致癌的着实事件让许多东说念主开动原谅氟混浊问题,团队成员段瑞丹同学恰是其中之一。人所共知,液流电板中野蛮使用的全氟磺酸膜(如Nafion膜)恰是“长久混浊物”的开端之一。选拔读研标的时,段瑞丹了解到徐至教讲课题组永远从事非氟分子筛膜的盘问,并已有多项阶段性恶果。“这也许能减少氟混浊?”趣味的种子在那一刻悄然生根。
我国离子膜行业永远濒临“卡脖子”问题——不仅材料依赖入口,资本高尚,工夫也存在高传导性与高选拔性难以兼得的瓶颈。带着环保信念与工夫追求,许多像段瑞丹雷同的后生加入徐至阐明团队,与志同说念合的伙伴们集合成“膜法师”战队,致力于于于建树国产高性能非氟膜。
在徐至阐明与庄林洲副阐明的开导下,学生团队进行了实际联想、材料制备和性能测试等普遍职责。为了寻找材料性能的最优解,团队成员不休查阅文件、联想实际,仅配方搬动就进行了500余次,性能测试卓著2000次。在反复的实际中,团队发现成膜历程中溶剂蒸发产生的微弱剪切力会“拉扯”膜内的分子筛纳米片。之后,团队通过对温度、风速等参数进行调控,神秘地摆布这种剪切力使分子筛有序罗列,如同为质子修建了一条运动无阻的“高速公路”,极地面裁汰了传导旅途。
第一派直径40毫米的非氟分子筛膜样品见效制备,测试收尾披露,这种新式非氟多孔膜的导电性能是交易Nafion膜的2.7倍,而对活性物资的浸透率责怪近一半,并具备出色的褂讪性与机械强度,兑现了“低资本、高性能、无氟环保”的突破。
将实际室中的样品放大到工业化出产,是团队濒临的又一紧要挑战。
徐至阐明指出了问题的要津:“在实际室的小限制制备中,好多影响成分不错被忽略。但在工业化的蚁集出产中,纳米材料在重力作用下容易发生千里降和团员,导致膜的厚度、孔结构和填料散播不均匀,会严重影响居品质能。”
团队莫得灰心,针对这一要津问题,深化盘问了分子筛纳米片在聚合物基膜中的受力情况,建树了“恒风速变温”蚁集化出产新工艺。
为了找到最稳健的温度散播状态,团队死守在出产车间,摆布红外热成像仪捕捉到毫米级温差带,并据此优化温度摈弃有蓄意。经过5个多月,600余次参数调试,3000余次性能测试,他们终于见效制备出工业规格(650 mm宽幅)的非氟多孔膜,兑现了从实际室到出产线的要津起源。
现在,非氟多孔膜已在上海电气储能、武汉巨安储能、江苏诚翔新动力等多家企业开展应用测试,在全钒、全铁等液流电板中发扬优异,展现出无边的商场应用出路。