Vanadium flow batteries (VFBs) have promising applications for grid-scale energy storage. Unfortunately, the widespread integration of VFBs into large-scale energy storage applications is hindered by the lack of low-cost ion-conducting membranes (ICMs) with high ion selectivity and excellent stability. Herein, we propose an intrinsically stabilized ether-free fluoropoly(aryl pyridine) (PFNP) and provide a high-performance acid-doped membrane via a phosphoric acid pre-swelling strategy for the battery. Effective acid-doping enables the formation of discrete hydrophilic nano-channels within the PFNP matrix, and the extensive internal hydrogen-bonding network synergistically facilitates charge carrier transport. Simultaneously, the close stacking of PFNP chains and the Donnan effect of protonated piperidinium groups within the membrane effectively prevent vanadium ions permeation. Consequently, this innovative strategy allows the acid-doped membrane to achieve nearly perfect ion selectivity (3.64 × 105 S min cm−3), outperforming the Nafion 212 membrane (3.01 × 104 S min cm−3). Moreover, the fluorinated ether-free structure and non-weak-bond pyridine structure impart excellent mechanical and chemical stability to the acid-doped membrane, ensuring long-term membrane operation. As expected, the VFBs assembled with the acid-doped membrane achieve high energy efficiency (83.1 %) at high current density (200 mA cm−2), offer an ultra-low capacity decay rate of 0.08 % per cycle and retain outstanding stability after 1500 cycles at 120 mA cm−2. This study provides a potential material system for commercial VFB membranes by achieving high performance at low cost.

We have developed a facile and efficient strategy for modular access to furo[3,2- c ]chromen-4-ones by formation of furan ring from readily available starting materials with broad functional group compatibility in a single step.

ABSTRACT Unravelling the influence of strain and geometric effects on the electrochemical reduction of carbon dioxide (CO2RR) on Cu-based (or Pd-based) alloys remains challenging due to complex local microenvironment variables. Herein, we employ two PdCu alloys (nanoparticles and nanodendrites) to demonstrate how CO2RR selectivity can shift from CO to HCOO−. Despite sharing consistent phases, exposed crystal facets, and overall oxidative states, these alloys exhibit different local strain profiles due to their distinct geometries. By integrating experimental data, in-situ spectroscopy, and density functional theory calculations, we revealed that CO2 prefers adsorption on tensile-strained areas with carbon-side geometry, following a *COOH-to-CO pathway. Conversely, on some compressive-strained regions induced by the dendrite-like morphology, CO2 adopts an oxygen-side geometry, favoring an *OCHO-to-HCOO pathway due to the downshift of the d-band center. Notably, our findings elucidate a dominant *OCHO-to-HCOO− pathway in catalysts when featuring both adsorption geometries. This research provides a comprehensive model for local environment of bimetallic alloys, and establishes a clear relationship between the CO2RR pathway shift and variation in local strain environments of PdCu alloys.

In the present work, a series of crosslinked polybenzimidazole (PBI) anion exchange membranes (AEMs) were prepared via the vinyl-based in-situ crosslinking method. The crosslinked AEMs (PcPBI-x-C) had simultaneously improved dimensional stability, mechanical properties and chemical stability compared to the pre-crosslinked AEM (PcPBI). The effect of different crosslinker structures including rigid benzene ring, flexible alkanes and flexible alkanes containing hydrophilic imidazolium on the performance of AEMs was systematically investigated. As results, the swelling ratio of the PcPBI-Vbc-C membrane containing rigid benzene ring crosslinked structure was reduced by 49.8% (from 22.1% to 11.1%), the tensile strength of PcPBI-Im-C membrane containing flexible hydrophilic imidazolium crosslinked structure increased by 33.5% (from 48.1 MPa to 64.2 MPa) and the elongation at break by 115.2% (from 28.9% to 62.2%). PcPBI-x-C crosslinked AEMs had conductivities of 87.6-98.7 mS/cm at 80 °C, their conductivity retentions were 72.5-82.4% after immersion in 2 M KOH solution for 2400 h. Furthermore, the anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) with PcPBI-Im-C as AEM could be stably operated for 100 h at the current density of 200 mA/cm2, indicating that PBI AEMs containing flexible hydrophilic imidazolium crosslinked structure possess great potential for application in AEMWE.