热烈祝贺课题组罗希研究工作在《eScience》发表
近日，eScience（影响因子：42.9）发表我课题组在碱性水电解制氢领域取得最新成果。论文题目为《Porous PVA skin-covered thin Zirfon-type separator as a new approach boosting high-rate alkaline water electrolysis beyond 1000 hours’ lifespan》。
调节锆基复合隔膜孔结构对于促进高电解效率碱性电解槽的发展至关重要。然而，如何实现隔膜厚度，电流密度和阻气性之间的“平衡”是目前面临的一个巨大挑战。本研究通过表面工程在锆基隔膜的表面浇铸多孔亲水皮肤层，采用相转化策略制备了新型V-Zirfon薄型复合隔膜(V-Zirfon-350)。通过亲水高分子量和组成比双重调控，无需额外的交联剂即可构建稳定的亲水皮肤层。深入研究了亲水皮肤层内微孔结构的形态和大小对复合隔膜亲水性/碱吸附特性以及OH-导电性/抗气体交叉性能的影响。研究表明，在60℃条件下，30% KOH电解液的极化特性证实了新型V-Zirfon薄型复合隔膜可以显著降低欧姆电阻。这种薄型V-Zirfon-350隔膜在60℃、500 mA/cm2条件下经150 h的加速老化测试，电解槽平均电压保持在1.9 V。进一步对标工业AWE，匹配先进电极V-Zirfon-350隔膜在80℃、800mA/cm2条件下可稳定运行300h，平均槽压保持在1.8 V，电压波动仅为86 μV/h。当串联两个电解槽（100 ×100 cm2）可实现3.5 V的低槽压，并且在苛刻工况条件下运行超过1300小时。优异的性能表明通过层级多孔亲水皮肤层表面工程，可实现皮肤层内丰富的3D交错层级微孔结构和锆基隔膜在纳米/微观尺度上的通孔结构的协同。这是首次在AWE中实现通过表面工程的锆基隔膜，并且在实际变工况条件下具有上千小时长寿命优异性能，为薄型锆基复合隔膜的实际应用提供了可靠数据支撑。
论文第一作者为博士生罗希，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.esci.2024.100290。