湖南大学彭桑珊/何清/UT Austin余桂华Chem：超蕃化学新突破–赋能高性能液流电池隔膜

本文针对液流电池中传统离子传导膜难以兼顾高质子电导率、高离子选择性和低水迁移的瓶颈问题，由湖南大学彭桑珊、何清团队与德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华团队合作，提出了一种基于超蕃（Superphane）分子的新型膜材料设计策略。研究背景指出，现有Nafion膜通道尺寸过大，而MOFs等材料成膜困难，亟需开发埃米级限域通道膜。研究目的是通过超蕃分子独特的三维封闭笼状结构及其丰富的质子受体位点，在聚合物基质中构建连续、有序的埃米级质子传输通道，以协同实现快速质子传导、高效活性物质阻隔和低水迁移。结论表明，所制备的超蕃膜（Py-M-60）在30 μm厚度下钒离子渗透未检出，面电阻仅0.28 Ω cm²，质子传导活化能低至0.28 eV；组装的全钒液流电池在1000次循环后容量保持率达91.5%，容量衰减率仅0.008%/循环，且水迁移极低。该工作为高性能液流电池隔膜的分子设计提供了新范式，并有潜力拓展至燃料电池、电解水等领域。