由于间歇性可再生能源供应的不断增加，电池储能系统在能源消费方面有巨大需求，钒氧化还原电池系统因其可扩展性和稳定性备受关注。膜材料是该类电池系统的关键组件，用来分离正、负半电池，防止不同价态离子的交叉混合，隔膜对电池系统的性能和运行成本有较大影响。
图１ 钒氧化还原液流电池原理示意图
Nafion膜的树脂材料为磺化四氟乙烯聚合物，是使用最广泛的阳离子交换膜材料，其链端的磺酸基具有亲水性，可与水发生水合作用，使水合质子或其他阳离子具有流动性，故Nafion膜是一种质子交换膜。基于优异的阳离子传导性和化学稳定性，Nafion系列质子交换膜被广泛用于氧化还原液流电池中。
Nifion膜的表面由极性簇组成，极性簇的存在增加了钒离子的渗透概率，许多研究团队通过使用无机纳米颗粒填充这些极性团簇，以减少钒离子的渗透。
改性方法：
① 原位溶胶－凝胶法：用Nafion膜浸渍含SiO2的溶液，以填充Nafion膜的极性簇。
② 在Nafion上涂覆聚合物层或沉积电解质。但一般需要通过界面聚合法在Nafion膜表面引入聚电解质功能层，以减小溶胀。
③ 通过Nafion溶液浸渍多孔聚四氟乙烯（PTFE）膜和溶液铸造法制备了PTFE／Nafion复合膜，通过浸渍法可将Nafion树脂均匀地填充到PTFE膜的微孔中。
④ 在Nafion中加入氧化石墨烯（GO），形成一种具有高阻隔特性的复合膜材料。该复合膜显著地降低了钒离子的渗透性，且装配GO/Nafion复合膜的电池具有更高的电流效率和能量效率。
⑤ 在Nafion膜中添加富含羟基的木质素，既可以优化质子传导通道，促进质子在膜中的传递，同时，能够有效地阻止钒离子的跨膜渗透。木质素含量为5％的复合膜表现出最高的离子选择性和良好的化学稳定性，而且与原始膜相比复合膜的材料成本更低。
尽管Nafion膜和其共混膜有较好的质子导电性和化学稳定性，但是Nafion膜的钒离子渗透率高、成本高仍然是问题的关键。
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S/P/P膜：由磺化聚醚醚酮（SPEEK）、聚丙烯（PP）和全氟磺酸树脂（PFSA）组成的层状复合膜。
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PFSA层改善膜的氧化性能，从而提高材料的化学稳定性，PP层用于支撑SPEEK和PFSA层。SPEEK和PP有助于降低膜的钒渗透率，而SPEEK层具有良好的导电性。
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SPEEK/(WO3)x复合膜：通过在在SPEEK中引入磷酸钨或氧化钨制备。
该复合膜与Nafion212膜相比，吸水率和导电率有所提高，电流效率和循环性得到改善。
２ 阴离子交换膜
图２ AEMS示意图
３ 两性离子交换膜
程丹,段曼华,高倩,肖伟,.全钒液流电池用膜材料的研究进展【J】.化工新型材料,2023,(06):58-63.
原文始发于微信公众号（艾邦液流电池网）：全钒液流电池用膜材料有哪些
