自支撑COF质子交换膜

高电流密度液流电池用

通过磺酸功能化实现自支撑成膜，并利用氢键网络实现快速质子传导，用于高性能液流电池。

Di, Mengting · Siwen, Lu · Sun, Xiaojun · Li, Zhang · Gao, Li · Yiran, Li · Jie, Liu · Hu, Lei · 阮雪华 · 姜晓滨 · 焉晓明 · 贺高红

Chemical Engineering Journal 2026

具体参数

拉伸强度

{'zh': '50', 'en': '50'} MPa

弯曲曲率

{'zh': '3500', 'en': '3500'} m⁻¹

质子电导率

{'zh': '332', 'en': '332'} mS cm⁻¹

能量效率

{'zh': '70', 'en': '70'} %

技术优势

自支撑成膜

磺酸基团使框架发生扭曲，削弱层间π-π堆积并促进应变耗散，使本来只能得到粉末的COF可以制成柔性自支撑膜。

机械强度高

自支撑膜拉伸强度达50 MPa，弯曲曲率可达3500 m⁻¹，满足器件组装与运行中的形变需求。

质子传导快

高密度磺酸基团在亚纳米孔道内形成连续氢键网络，通过Grotthuss机制促进质子快速迁移，电导率达332 mS cm⁻¹。

高电流密度下效率高

该膜在500 mA cm⁻²高电流密度下钒液流电池能量效率仍达70%，适用于高功率储能场景。

应用场景

• 液流电池储能：用于液流电池隔膜，支持高电流密度运行并保持高效率。
• 质子交换膜燃料电池：可替代Nafion膜，提供高质子传导和机械强度。