2025年4月29日，本团队在《Journal of Membrane Science 》（影响因子=8.4）上在线发表了题为“Construction of bSPI/GO@ZIF67 composite membranes with excellent proton conductivity and selectivity for vanadium redox flow battery application”的研究成果。该成果由西南科技大学、内江师范学院、四川东材科技集团股份有限公司、四川轻化工大学等单位合作完成。

作为钒液流电池（VFB）的核心组件之一，高性能离子交换膜对电池的效率和寿命起着决定性作用。本研究基于课题组前期开发的支化磺化聚酰亚胺（bSPI）高分子，引入GO@ZIF-67填料，制备出了新型bSPI/GO@ZIF67复合膜。其中，与商用Nafion 212膜相比，bSPI/GO@ZIF67-1.5%膜展现出低的钒离子渗透率（1.64×10^-7 cm² min^-1）和优异的质子选择性（1.97×10⁵ min cm^-3）。在100–300 mA cm^-2电流密度下，使用bSPI/GO@ZIF67-1.5%膜的VFB的库仑效率为97.5%–99.3%，能量效率为73.7%–88.1%，自放电时间达50.4小时，并在160 mA cm^-2实现了800次稳定充放电循环。理论计算表明，ZIF-67的咪唑基团与bSPI的磺酸基团形成强氢键（键长1.06 Å，氢键能为-12.42 kcal mol^-1），可显著提升膜化学稳定性并优化质子传导与离子阻隔间的平衡。该研究为高性能VFB膜开发提供了新思路和理论依据。

本研究工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目、中国科学技术大学-西南科技大学对口合作发展联合基金、材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金等项目的支持。

Wenheng Huang, Jun Long, Huiting Li, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Qianqian Liang, Xuedan Chen, Yaping Zhang*, Construction of bSPI/GO@ZIF67 composite membranes with excellent proton conductivity and selectivity for vanadium redox flow battery application, 2025, https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124164.