2019年,电影《黑水》上映,影片中关于全氟辛酸污染致癌的真实事件,让许多人开始关注氟污染问题,包括当时还在读大学的段瑞丹。如何减少氟污染呢?带着这个问题,段瑞丹在大学毕业后进入华东理工大学教授徐至课题组读研。
液流电池中广泛使用的全氟磺酸膜(如Nafion膜)正是“永久污染物”的来源之一。徐至长期从事非氟分子筛膜的研究,并已有多项阶段性成果。
传统含氟膜依靠化学基团进行离子交换,徐至团队的技术路径则是利用分子筛规整的孔道结构进行“物理筛分”,但距离应用仍面临一系列挑战。
在徐至与华东理工大学副教授庄林洲的指导下,学生团队开始了尝试。为了寻找材料性能的最优解,他们不断查阅文献、设计实验,仅配方调整就进行了500余次,性能测试超过2000次。
经过反复实验,团队发现成膜过程中溶剂挥发产生的微小剪切力会“拉扯”膜内的分子筛纳米片。团队巧妙地利用这种剪切力,通过调控温度、风速等参数,使分子筛有序排列,从而为质子修建了一条畅通无阻的“高速公路”,极大缩短了传导路径。
解决了关键问题后,团队成功制备得到了直径40毫米的非氟分子筛膜样品。测试结果显示,这种非氟多孔膜的导电性能是商业Nafion膜的2.7倍,而对活性物质的渗透率降低近一半,并具备出色的稳定性与机械强度,兼具低成本、高性能、无氟环保的优势。
在此基础上,团队进一步研究了分子筛纳米片在聚合物基膜中的受力情况,开发了“恒风速变温”连续化生产新工艺,并在生产车间摸索合适的生产条件。经过5个多月,600余次参数调试,3000余次性能测试,他们成功制备出工业规格(650毫米宽幅)的非氟多孔膜。在多家企业开展应用测试的结果显示,该非氟多孔膜在全钒、全铁等液流电池中表现优异,展现出广阔的市场应用前景。
目前,这支“膜法师”团队从实验室起步开发的非氟多孔膜已实现规模化生产,年产量达5万平方米,成本为进口膜售价的1/16。此外,在多家企业开展应用测试。
图为在上海科技创新成果展上拍摄的科学刊物展台。新华社记者 方喆摄 一直以来,学者们向学术期刊投稿面临着激烈竞 关于2023年第二批拟备案的省自然科学基金结题验收项目的公示 根据《河南省自然科学基金项目管理办法》(豫科〔2022 想象一下,在野外调查时,从森林或公园沿着小径行走时,需要走多远才能遇到一个新物种?从生态采样的角度来看,新种就是同一 法国政府近日推出“2030国家生物多样性战略”,包括40项措施和200项行动,旨在保护和恢复生态系统、减少对生物多样性的 近日发表于《睡眠医学》的一项研究表明,“夜猫子”动脉钙化的概率几乎是“早起鸟”的两倍。在心血管疾病的早期阶段, 科技日报讯 (记者张梦然)日本大阪都立大学科学家设计了一种高效、无创、无痛的方法,从尿液样本中重新编程犬类干细胞,使 。本文链接:华理“膜法师”团队研发新一代高性能非氟多孔离子传导膜http://www.sushuapos.com/show-11-23741-0.html
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