Agência de Notícias Xinhua, Pequim (Reporter Zhang Quan) A membrana iônica tem amplas perspectivas de aplicação em energia limpa, economia de energia e redução de emissões, conversão e armazenamento de energia. Cientistas chineses projetaram um novo tipo de membrana iônica para realizar a condução de íons aproximadamente sem atrito na membrana pela primeira vez, o que deve melhorar muito a eficiência de equipamentos de armazenamento de energia, como baterias de fluxo de líquido.

O repórter soube da Academia Chinesa de Ciências que a pesquisa foi concluída por uma equipe e colaboradores do Professor Xu Tongwen e do Professor Yang Zhengjin da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. Os resultados relevantes foram publicados recentemente na revista acadêmica internacional "Nature".

A membrana iônica é um componente-chave de dispositivos eletroquímicos ou equipamentos, como células de fluxo líquido e células de combustível. Ela não deve apenas bloquear as substâncias ativas entre os pólos positivo e negativo e evitar curtos-circuitos, mas também garantir que os íons passam com eficiência durante o processo de carga e descarga, reduzindo as perdas, enquanto as membranas iônicas tradicionais geralmente têm o problema de restrição mútua de condutividade e seletividade.

“É como peneirar a areia com uma peneira. A melhor peneira é bloquear a areia grossa (seletiva) e permitir que a areia fina passe (condutividade) rapidamente. No entanto, se o orifício da peneira for pequeno, a areia fina flui lentamente; se o orifício da peneira for grande, a areia grossa e a areia fina podem passar." Xu Tongwen disse que o foco da pesquisa da membrana iônica é construir um canal eficiente dentro da membrana que só permite a passagem rápida de "areia fina".

Nesta pesquisa, a equipe projetou de forma inovadora um material de membrana iônica de estrutura microporosa com canais sub-nanoiônicos e, ao mesmo tempo, foi modificada quimicamente no canal, o que não apenas resolveu o envelhecimento e absorção de canais iônicos em materiais de membrana iônica tradicionais. O problema de inchaço também tem alta seletividade e alta condutividade.

Segundo relatos, nesta membrana, os íons alcançam aproximadamente condução sem atrito. A bateria de fluxo montada com este filme tem uma densidade de corrente de carga e descarga de até 500 mAh por centímetro quadrado, o que é mais de 5 vezes o valor atual de produtos semelhantes. Os revisores da Nature acreditam que esse tipo de membrana iônica mostra um desempenho extraordinário em baterias de fluxo.

"O conceito de design da membrana iônica de estrutura microporosa envolvida nesta conquista também pode ser estendido a outras membranas poliméricas de estrutura funcionalizadas e, com base nisso, o projeto direcional de materiais de membrana de alto desempenho." Yang Zhengjin disse.

(Editor responsável: Li Yihuan, Hao Mengjia)