Overcoming the conductivity-selectivity trade-off in flow battery membranes via weak supramolecular interaction mediated pseudo-nanophase separation

材料科学 选择性 超分子化学 电导率 化学工程 氢键 疏水效应 纳米技术 分子 有机化学 催化作用 物理化学 化学 生物化学 冶金 工程类
作者
Sisi Xiao,Ping Xiong,Zutao Sheng,Qianqian Cheng,Mingjie Li,Guang Zeng,Sangshan Peng,Qing He
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:66: 103226-103226 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103226
摘要

Escalating demand for energy-related applications, e.g., redox flow batteries (RFBs) and water electrolysis, has spurred extensive research on high-performance and cost-effective ion-conducting membranes. Nonetheless, the conductivity-selectivity trade-off dilemma in ion-conducting membranes have long been a ubiquitous and pernicious issue. In this work, we report an intriguing finding that such trade-off can be overcome via supramolecular interaction mediated pseudo-nanophase separation enabled by weak supramolecular interaction-grafted sidechains. Specifically, triethanolamine (TEA) is noncovalently tethered onto polybenzimidazole (PBI) polymers, leading to their preference for forming discrete large-sized hydrophilic TEA nanophases within hydrophobic PBI matrix as inferred from the integrating experimental and theoretical research. Consequently, vanadium ions are effectively prevented by the continuous hydrophobic PBI phase due to the tightly packed PBI chains and the Donnan effect from protonated benzimidazole motifs. Meanwhile, proton transfer is appreciably enhanced by the presence of large hydrophilic domains and proceeds continuously within the hydrophobic PBI matrix through an extensive hydrogen bonding network. The resulting membrane-based vanadium RFB achieves an outstanding energy efficiency of >80 % at high current densities up to 240 mA cm−2, and demonstrates exceptional cycling stability with a capacity decay rate as low as 0.04 % per cycle over 500 cycles, the slowest value reported in recent years.
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
梦暖岑寂完成签到,获得积分10
刚刚
lian完成签到,获得积分10
刚刚
在水一方应助xiaohansan采纳,获得10
1秒前
nn完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
灵魂医者完成签到,获得积分10
2秒前
Nov发布了新的文献求助10
2秒前
小熊完成签到,获得积分10
3秒前
SPQR完成签到,获得积分10
3秒前
儒雅天磊完成签到,获得积分10
3秒前
ymx发布了新的文献求助50
3秒前
aaa发布了新的文献求助10
4秒前
will发布了新的文献求助10
5秒前
种子完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
xue发布了新的文献求助10
5秒前
byec发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
ist完成签到 ,获得积分10
7秒前
张凯月发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
满意的蜗牛完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Dr大壮发布了新的文献求助10
9秒前
Derik发布了新的文献求助10
9秒前
zhaogz发布了新的文献求助10
10秒前
儒雅天磊发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
小羊咩完成签到,获得积分10
10秒前
Gabi发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
renkaiwei发布了新的文献求助10
11秒前
斜阳西下柳缠锦完成签到,获得积分10
11秒前
negue发布了新的文献求助10
11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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 6438786
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8252937
关于积分的说明 17563499
捐赠科研通 5497071
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2899140
邀请新用户注册赠送积分活动 1875735
关于科研通互助平台的介绍 1716508