2025年5月5日，本团队在《Chemical Engineering Journal》（影响因子=13.3）上在线发表了题为“Synthesis of a novel tricarboxylic acid monomer and construction of branched polybenzimidazole membranes for vanadium redox flow battery”的研究成果。该成果由西南科技大学、四川东材科技集团股份有限公司、中国科学技术大学等单位合作完成。

作为钒液流电池（VRFB）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。本研究创新合成了一种新型三羧酸单体，4,4',4''-（苯-1,3,5-三氧基）三苯甲酸，并构建了用于VRFB的不同理论支化度的支化聚苯并咪唑（b-PBI）膜。b-PBI-15膜展现出优异的质子传导率（1.09×10⁻² S/cm）和质子选择性（2.15×10⁶ S·min/cm³）。与Nafion 212膜相比，在80 mA/cm²~280 mA/cm²下，b-PBI-15膜显示出更高的库仑效率（96.45%~98.30%）和能量效率（69.78%~86.46%），以及相似的电压效率（70.99%~89.64%），并且在140 mA/cm²下实现1000次稳定VRFB充放电循环。通过FFV、MSD和LUMO/HOMO能级的理论计算阐明了b-PBI膜质子传导率和稳定性变化的内在原因。该研究为高性能VRFB膜开发提供了新思路和理论依据。

本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、西南科技大学研究生创新基金等项目的支持。

Huiting Li, Jun Long, Wenheng Huang, Xiyang Liu, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Qianqian Liang, Zhengjin Yang, Yaping Zhang*, Synthesis of a novel tricarboxylic acid monomer and construction of branched polybenzimidazole membranes for vanadium redox flow battery, 2025, https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163383.