中科大研製出低成本高效能雙極膜

記者1月5日從中國科學技術大學獲悉，該校徐銅文教授和吳亮教授團隊在低成本高效能雙極膜開發及產業化方面取得突破進展，他們採用原位生長思路，研製出一種具有優異穩定性和水解離產酸鹼能力的高效能雙極膜。該成果於1月4日線上發表於《自然·通訊》。

雙極膜是一種新型離子交換膜，由陰陽膜層和中間水解離層組成，被認為是零排放技術的關鍵材料，在清潔生產、廢物利用等領域有著廣泛應用。但由於國外技術封鎖和價格壟斷，國內雙極膜產品處於批次試製階段，大規模產業化仍面臨兩大難題：一是陰陽膜層由於膨脹係數不同，使用過程中容易分層；二是雙極膜多采用小分子或者過渡金屬離子作為中間層催化劑，使用過程中催化劑易洩漏失效。

針對第一個難題，研究團隊開發了聚苯醚基材的陰陽膜層，解決了兩層材料膨脹係數不同的問題。針對第二個難題，研究團隊先後製備出系列由親水性高分子、明膠、超支化高分子、凹凸棒土等固載過渡金屬離子的中間催化層結構。但這些嘗試用於規模製備時，雙極膜的水解離壓降偏高，催化層穩定性不能滿足工業長期應用的需求。為進一步提升雙極膜水解離效率和中間層穩定性，研究團隊採用原位生長思路，透過調控苯胺分子在陰陽膜層介面處原位錨定、聚合生長幷包裹鹼式氧化鐵顆粒，構建穩定水解離中間層製備雙極膜。

測試結果表明，該雙極膜具有極低的水解離啟動電壓，表現出優異的穩定性和水解離產酸鹼能力。在此基礎上，研究團隊開發出具有自主智慧財產權的高效能雙極膜材料及流延+催化層噴塗一次性成型製備技術，目前已建成中試生產線，規模化生產線正在建設中。（記者 陳婉婉）