热烈祝贺课题组肖薇研究工作在《分离纯化技术期刊》发表
近日,Separation and Purification Technology(影响因子:8.1,中科院Top 2区)发表我课题组在碱性水电解隔膜领域最新成果。论文题目《Poly(vinyl alcohol)/poly(ethylene glycol) ion-solvating membrane with NiFe-LDH for high-performance alkaline water electrolysis》。
基于“离子溶解膜”概念的新型隔膜在碱性水电解(AWE)领域引起了越来越多的关注。在本研究中,通过将镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)和聚乙二醇(PEG)引入聚乙烯醇(PVA)基体,开发了一种新型离子溶解膜。通过对LDH和PEG含量的双重调控,膜的物理化学特性(包括电解质吸附与保留能力、膨胀行为、亲水性及离子电导率)得到了显著提升。当PEG含量为10%且NiFe-LDH含量为5%时,膜(PE10L5)展现出良好的亲水性(26.32°),同时具备高电解质吸附量(161.23%)和高电导率(51.63 mS/cm)。采用PE10L5膜的碱性水电解槽在80℃、30% KOH溶液中,于2 V电解槽电压下展现出超低欧姆阻抗(0.0415Ω·cm²)和900 mA cm⁻²的高电流密度。此外,通过长期稳定性测试推测了可能的降解机制。本研究为高性能离子溶解膜的开发提供了新的方向和机遇。
第一作者为硕士生肖薇,论文链接https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.132769
图1. (a) PEL系列膜的表面和 (b) 截面SEM图像 |
图2. 高分辨率XPS谱图:(a)Ni 2p,(b)Fe 2p,(c)O 1s。(d)XRD衍射图谱,(e)FTIR红外光谱,(f)PVA、PE-10、PL-5和PE10L5膜的TGA热重分析曲线。
图3. PVA、PE-10、PL-5和PE10L5的不同物理化学性质:(a) 交流阻抗谱(EIS);(b) 离子电导率和电解质吸收率;(c) 体积溶胀率;(d) 接触角;(e) 12小时内电解质吸收量;(f) 12小时内电解质保留率 |
图4. 在80℃中30% KOH溶液中进行碱性水电解,PVA、PE10L5和UTP500的极化曲线及奈奎斯特阻抗图,(a、c)配备镍电极;(b、d)配备先进电极。 |