امکان انتقال سریع و انتخابی یون برای ذخیره‌سازی انرژی توسط غشاهای پلیمری فوق‌نازک
غشاهای پلیمری به دلیل هزینه پایین و ساخت آسان و قابل گسترش، به طور گسترده‌ای در فناوری‌های جداسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، برخلاف مواد نانوحفره‌ای معدنی مانند چارچوب‌های فلزی-آلی و چارچوب‌های آلی کووالانسی که دارای کانال‌های منظم و دوره‌ای هستند، غشاهای پلیمری که از طریق روش‌های سنتی مانند جداسازی فازی تولید می‌شوند، معمولاً دارای ساختارهای منفذی نامنظم و بی‌نظم هستند.
با استفاده از این استراتژی، پژوهشگران یک لایه جداساز نانومقیاس با پیوندهای عرضی بر روی یک لایه پشتیبان پلیمری ایجاد کردند. ساختار پایدار و کووالانسی با پیوندهای عرضی باعث شد ضخامت کلی غشا به تنها ۳ میکرومتر کاهش یابد. با تغییر زمان پیوند عرضی و نوع عامل‌های مورد استفاده، پژوهشگران توانستند ضخامت و مورفولوژی لایه جداساز را تنظیم کنند.
حفره‌های بین زنجیره‌های پلیمری در بازه‌ای بین ۱.۸ تا ۵.۴ آنگستروم قرار داشتند و یک ساختار شبکه‌ای شبه‌منظم را شکل دادند که امکان غربالگری دقیق یون‌ها در مقیاس آنگستروم را فراهم می‌کند.
این ساختار به طور همزمان انتخاب‌پذیری بالای یونی و مقاومت پایین را محقق می‌سازد و به طور مؤثری بر مشکل سنتی تعادل میان نفوذپذیری و انتخاب‌پذیری غلبه می‌کند. قابلیت بالای غربالگری اندازه و مقاومت پایین انتقال این غشا منجر به عملکرد باتری جریان وانادیوم با بازده انرژی ۸۲.۳۸ درصد در چگالی جریان ۳۰۰ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع شد.
پروفسور لی گفت: «مطالعه ما چالش‌های دیرینه در طراحی غشاهای پلیمری را برطرف کرده و پیشرفت‌های قابل توجهی را برای فناوری‌های جداسازی مبتنی بر غشا و ذخیره‌سازی انرژی به ارمغان آورده است.»
نویسنده خبر: مهدیه رنجبر
منبع :
بدون دیدگاه