近日，我院张登华团队与中国科学院金属研究所等单位合作，在全钒液流电池（VRFB）关键材料研究领域取得重要进展。团队通过创新性的界面工程策略，成功开发出基于MXene的PFSA/CF₃SO₃-M异质结构离子交换膜，为解决全钒液流电池中钒离子渗透和成本高昂等关键技术难题提供了新的解决方案。研究成果以《Interfacial Engineering of MXene-Based Heterogeneous Membranes with Enhanced Ion Selectivity in Vanadium Redox Flow Battery》（基于MXene的异质结构膜界面工程增强全钒液流电池离子选择性）为题，发表于材料学科顶级期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19.0）。
本论文创新性地采用三氟甲磺酸（CF₃SO₃H）对Ti₃AlC₂材料进行蚀刻，制备出表面富含磺酸基团的CF₃SO₃-M纳米片。该方法避免了传统氢氟酸蚀刻的毒性和环境风险，同时通过官能团设计实现了MXene纳米片与PFSA基质的高度相容，形成了稳定的异质界面结构。实验结果表明，PFSA/CF₃SO₃-M异质膜展现出优异的综合性能。其质子电导率显著提升，面积电阻低至188.9 mΩ·cm²，同时钒离子渗透率大幅降低，离子选择性达到11.7 S·min·cm⁻³，为对比膜的2.7倍。在电池测试中，该膜在150 mA/cm²电流密度下的能量效率达到85.5%，循环800次后仍保持84.2%的高效率运行。
值得一提的是，该研究成果在提升性能的同时显著降低了成本。在2 MW×6 h的VRFB系统中，采用该膜可使系统总成本降低25.01%，膜成本占比从41.81%降至22.41%，为全钒液流电池的大规模商业化应用提供了有力支撑。（撰稿人：张登华 校对人：胡跃鑫 审稿人：李印福）
