Laut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben chinesische Forscher eine neue Art von Ionentransportmembran entwickelt, um die Effizienz von Energiespeichergeräten wie Flow-Batterien zu verbessern. Ionentransportmembranen haben breite Anwendungsperspektiven in sauberer Energie, Emissionsminderung, Energieumwandlung und -speicherung. Das neue Design ermöglicht einen nahezu reibungsfreien Ionentransport innerhalb der Triazin-Gerüstmembranen und erhöht die Effizienz solcher Geräte.
Die Forschung wurde von Professor Xu Tongwen und Professor Yang Zhengjin von der China University of Science and Technology geleitet, und die Ergebnisse wurden diese Woche in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Ein wesentlicher Bestandteil von elektrochemischen Geräten oder Ausrüstungen wie Ionentransportmembranen, Durchflussbatterien und Brennstoffzellen. Sie lassen nicht nur Ionen beim Lade- und Entladevorgang passieren, sondern verhindern auch den Transfer von Wirkstoffen zwischen positiver und negativer Elektrode, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
Aus dem Forschungsteam, Prof. Xu schlussfolgert aus der Studie: „Genauso wie das Sieben von Sand mit einem Sieb … Das beste Sieb ist das Sieb, das groben Sand blockieren kann (Selektivität) und feinen Sand schnell passieren lässt (Leitfähigkeit). Wenn das Sieb jedoch klein ist, fließt der feine Sand langsam, während die großen Siebe sowohl groben als auch feinen Sand passieren lassen.“ Xu sagte, der Fokus der Forschung an Ionenmembranen liege darin, effiziente Kanäle in der Membran zu schaffen, die nur „feinen Sand“ schnell passieren lassen.
Innovativ in seiner Forschung entwarf das Team ein mikroporöses gerahmtes Ionenmembranmaterial mit Subnanometer-Ionenkanälen und modifizierte die Kanäle chemisch. Laut Abstract der Forschungsarbeit sorgt die neuartige Membran für einen nahezu reibungsfreien Ionenfluss. Die Lade- und Entladestromdichte einer Flow-Batterie in Kombination mit dieser Membran kann 500 Milliampere pro Quadratzentimeter erreichen, was mehr als dem Fünffachen des aktuellen Werts ähnlicher Produkte entspricht.