摘要 Nafion系列阳离子交换膜因其优异的稳定性和易得性而在质子交换膜燃料电池和液流电池技术中得到广泛研究和应用。然而，对其在碱性液流电池介质下的离子传输机制和行为的深入了解非常有限。在这里，通过小角度 X 射线散射和原子力显微镜技术研究了碱性介质下通过 Nafion 膜的离子传输机制。结果表明，膜在 NaOH 溶液中比在 KOH 溶液中表现出更高的相分离度和更大的簇半径，这使得膜在 NaOH 溶液中具有更高的离子电导率。基于密度泛函理论的模拟还表明，Nafion 中 Na+ 和 –SO3- 之间的吸附和解吸比 K+ 快。受这些结果的启发，使用 NaOH 作为支持电解质的具有 Nafion 212 膜的碱性锌铁液流电池在 80 mA cm−2 下表现出~99% 的库仑效率和~86% 的能量效率。这项工作为现有和新兴的碱性液流电池技术提供了获得改进电池性能的方法的见解。



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