全氟磺酸（PFSA）离聚物作为质子交换膜（PEMs）广泛应用于钒氧化还原液流电池（VRFBs）中，具有高的质子导电性和良好的化学稳定性。然而，传统的PFSA离聚物具有高钒离子交叉性，即低离子选择性，这显著降低了电池的效率和寿命。

近日，美国克莱姆森大学Eric M. Davis报道了一种制备PFSA离聚物纳米复合材料的新方法，其VRFBs性能优于目前的基准材料。

文章要点

1）研究人员利用溶液浇铸和溶胶凝胶缩合化学的结合制造出坚固的PFSA-SiO2纳米复合材料膜，与市场标准Nafion相比，PFSA-SiO₂膜的钒离子渗透性大大降低，质子选择性提高了近两个数量级。

2）中子小角散射数据表明，PFSA-SiO₂纳米复合材料的纳米结构与原始的纳米复合材料具有很大的不同，其中疏水微区的周期性间距显著减小，而离子结构的变化却很小。

这项工作表明，含有第二相的复合质子交换膜可以改变离聚物的疏水、非离子导电相，进而有望用于制备性能更好的VRFBs离聚物膜。

参考文献

Allison Domhoff, et al, Enhanced Proton Selectivity in Ionomer Nanocomposites Containing Hydrophobically Functionalized Silica Nanoparticles, Macromolecules, 2021

DOI: 10.1021/acs.macromol.0c01696

https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01696