铁铬液流电池隔膜类型对比

　　铁铬液流电池(Iron-Chromium Redox Flow Battery, IC-RFB)是一种水系、低成本、长寿命的储能技术，适用于大规模电网储能。其核心组件之一是离子选择性隔膜(Ion-Exchange Membrane)，用于分隔正负极电解液(Fe²⁺/Fe³⁺ 和 Cr²⁺/Cr³⁺)，同时允许电荷平衡离子(如 H⁺、Cl⁻)通过以维持电中性。

　　主流隔膜类型对比

　　1. 阳离子交换膜(CEM)

　　代表材料：Nafion(全氟磺酸)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)、磺化聚砜(SPSF)

　　机理：传导 H⁺，阻挡带正电的 Fe²⁺/Cr³⁺(但无法完全阻挡)

　　问题：

　　Nafion 成本极高;

　　Fe³⁺ 与 –SO₃⁻ 基团络合 → 膜污染 + crossover ↑;

　　Cr²⁺ 还原 –SO₃H → 膜降解。

　　2. 阴离子交换膜(AEM)

　　代表材料：季铵化聚苯醚(QAPPO)、季铵化聚砜(QAPS)

　　机理：传导 Cl⁻(电解液通常为 HCl 体系)，Fe/Cr 离子因同种电荷被排斥

　　优势：

　　显著降低 crossover(静电排斥);

　　成本低(非氟聚合物);

　　在 HCl 体系中稳定性较好。

　　代表成果：

　　中国科学院大连化物所开发的 AEM 使 IC-RFB 能量效率 >80%，循环 >10,000 次。

　　3. 两性离子膜 / 复合膜

　　设计思路：表面修饰(如聚多巴胺、石墨烯氧化物)提升选择性

　　效果：可进一步抑制 crossover，但工艺复杂。

　　4. 多孔隔膜(非离子交换型)

　　材料：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、陶瓷膜

　　机理：仅靠物理筛分(孔径 <1 nm)

　　缺点：选择性差，crossover 严重，不适用于 IC-RFB。

      来源：网络