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Rigidly and intrinsically microporous polymer reinforced sulfonated polyether ether ketone membrane for vanadium flow battery

流动电池 材料科学 聚合物 法拉第效率 化学工程 微型多孔材料 多孔性 复合材料 高分子化学 化学 电解质 电极 生物化学 工程类 物理化学 冶金
作者
Yu Xia,Yan Wang,Hongyan Cao,Shuhao Lin,Yongsheng Xia,Xiaoxuan Hou,Yulin Wu,Ying Yu,Kang Huang,Weihong Xing,Zhi Xu
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:653: 120517-120517 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2022.120517
摘要

Ion exchange membranes (IEMs) blending porous materials have shown great potential for the large-scale energy storage technologies, such as flow battery. However, it remains challenging to overcome the compatibility issue between polymer and porous fillers. In this work, the polymer of intrinsic microporosity (PIM) was successfully introduced into sulfonated polyether ether ketone with high degree of sulfonation (HDS-SPEEK) membrane. PIM exhibited desirable compatibility with HDS-SPEEK due to the natural polymer property. Meanwhile, the rigid skeleton structure of PIM effectively solved the problems of HDS-SPEEK involving poor mechanical property and low vanadium resistance. With increasing the doping of carboxyl grafting modified PIM, the tensile strength increased from 15.22 to 29.94 MPa and the vanadium permeability declined from 4.4 × 10−6 to 1.6 × 10−7 cm2 min−1. As a result, the vanadium flow battery equipped with the optimized blend membrane showed significantly enhanced coulombic efficiency from 55% to 99% at the current density of 20 mA cm−2, and had good long-term stability. This work presents a new route to prepare high-performance IEMs based on porous PIM materials for flow battery.
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