研究进展|南京工大黄康&上海大学钱汇东:三苯甲烷结构引入AEM实现液流电池80 mA·cm⁻²电流密度下80.34%能量效率
2026年2月27日，知名膜材料期刊Journal of Membrane Science刊登了南京工业大学黄康教授、上海大学钱汇东教授等人关于AEM设计方面的研究，本研究通过将三苯甲烷支化结构引入聚芳基哌啶鎓中，制备了一系列AEMs，三苯甲烷结构的引入促进了微相分离并增加了膜内的自由体积分数。《新能产学研》对本研究进行要点解读，供大家参考。
中性水系有机液流电池因其高安全性、低腐蚀性和宽电化学窗口而受到广泛关注。作为其关键组件之一，阴离子交换膜在实现高离子电导率与低活性物质渗透性之间的平衡方面仍面临挑战。本研究通过将三苯甲烷支化结构引入聚芳基哌啶鎓骨架中，成功制备了一系列具有不同支化度的AEMs。主要突破在于：QPTP-5%膜在80 mA·cm⁻²电流密度下实现了80.34%的能量效率，远超商业膜AMVN（64.97%）和DSVN（77.67%），并在1400次循环后仍保持优异稳定性，膜结构无明显变化，展现出良好的应用前景。化学结构与形貌表征
¹H NMR和FT-IR证实了QPTP-x系列聚合物的成功合成，QPTP-5%在循环前后结构稳定。
AFM显示，随着三苯甲烷含量增加，亲水/疏水微相分离结构愈加明显，QPTP-5%具有最清晰的相分离形貌。
分子动力学模拟表明，支化结构增加了膜内自由体积分数（FFV从21.2%增至24.5%），有利于Cl⁻传导。
吸水率、溶胀率与IEC
活性物质渗透性与机械/热稳定性
QPTP-5%对4-OH-Tempo的渗透率为6.32×10⁻⁸ cm²·s⁻¹，低于DSVN（8.41×10⁻⁸），略高于AMVN。
拉伸强度与断裂伸长率在QPTP-5%达到最大值（26.23 MPa, 12.97%），TGA显示其热稳定性最佳。
液流电池性能
结论与展望
本研究成功构建了具有三苯甲烷支化结构的聚芳基哌啶鎓基AEMs，系统探讨了支化度对膜结构与性能的影响。QPTP-5%在离子电导率、活性物质阻隔性、机械热稳定性及电池性能方面均表现优异，具备良好的应用潜力。未来可进一步优化支化单体结构，提升膜的综合性能，并探索其在其他电化学储能器件中的应用。文章地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738826002097
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