新闻资讯
第一作者:张敏
通讯作者:付乾
通讯单位:重庆大学成果简介气体扩散电极(GDE)作为膜电极组件(MEA)反应器的关键组成部分,凭借其低欧姆电阻和优异传质性能,在大规模电催化二氧化碳还原(CO₂RR)中展现出广阔前景。然而,传统碱性或中性电解质体系中由OH⁻引起的碳酸盐化及析氢等问题严重制约了其工业化进程。采用酸性介质策略可有效缓解碳酸盐形成,但强质子环境也易导致析氢反应(HER)占主导,显著降低CO₂还原效率。本文,重庆大学付乾教授团队研究了在纯酸性条件下的MEA型CO₂RR性能提升策略。该研究通过配位相互作用与亲核取代反应,在催化剂表面构建了带有R₄N⁺官能团的交联聚电解质涂层。该涂层不仅提供正电荷以增强局部电场、稳定关键中间体,还显著提高了CO₂RR催化活性和选择性。进一步借助原位衰减全反射–表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)分析,研究揭示了聚电解质修饰对界面氢键网络的重构与增强机制,突出了聚电解质工程在优化酸性CO₂RR界面微环境中的重要作用。
相关成果以“Surface-immobilized...
第一作者:宁晶茵,杨坤龙
通讯作者:李彬
通讯单位:天津大学成果简介水系有机液流电池(AORFBs)有潜力促进大规模能源存储,有望解决太阳能和风能等可再生能源固有的间接性和不可持续性问题,并将其整合到电网中。具有氧化还原活性的蒽醌分子有潜力作为AORFBs有效且低成本的活性材料。氢键在分子的结构稳定性中起着重要作用,调节电解质中的氢键效应可以提升电池性能。在此,天津大学化工学院李彬团队报道了一种市售的蒽醌类天然药物分子,它通过氢键诱导实现了高性能的水系有机液流电池。循环伏安法表明,过量的给电子取代基会损害蒽醌衍生物的电化学稳定性。约0.1...
第一作者:李辰
通讯作者:陈永平,高崴
通讯单位:东南大学成果简介锌碘液流电池(ZIFBs)实际应用面临两大瓶颈:阴极处不溶性固态碘的积聚和阳极处锌枝晶的生长。虽然富卤化物电解液可解决前者问题,但阳极稳定性仍是主要障碍。本研究,东南大学陈永平团队在富卤化物电解液中引入双功能添加剂硫酸氨基葡萄糖(GS),GS通过置换配位水重构Zn2+溶剂化结构以加速沉积动力学,同时优先吸附于阳极表面形成贫水层,有效抑制副反应并引导Zn2+沿Zn(002)晶面均匀定向沉积。经测试,采用零过量阳极锌片与电解液的ZIFB展现出卓越耐久性,在40...
第一作者:杜俊彦
通讯作者:王丽君
通讯单位:北京科技大学成果简介钒液流电池(VRFB)被视为大规模储能的核心技术,其中电解液的浓度与稳定性直接影响系统能量密度与运行成本。然而,传统电解液体系普遍存在浓度低、稳定性差以及制备过程复杂等问题。在此,北京科技大学王丽君团队以 VOCl3作为钒源与内生氯供体,并与硫酸组合构建VOCl3-H2SO4电解液体系(2.7...
第一作者:陆全雄
通讯作者:宋先亮
通讯单位:北京林业大学成果简介木质素燃料电池由于其高能量转换效率和绿色环保而受到广泛关注。然而,木质素燃料电池由于催化剂成本高和发电效率低,限制了其实际应用。因此,本研究制备了由氮掺杂还原氧化石墨烯(NrGO)、硫和氮元素掺杂木质素以及铁酞菁(FePc)组成的三维复合催化剂。该催化剂对氧还原反应(ORR)表现出良好的催化活性,半波电位为0.81V,实现了四电子转移。催化剂还显示出更好的稳定性和抗甲醇毒性。将该催化剂应用于木质素液流燃料电池中,开路电压为1.23...
第一作者:李想
通讯作者:孙传禹 & 何冬青
通讯单位:哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院成果简介质子交换膜(PEM)是钒液流电池(VRFB)的核心部件,直接决定电池的能量效率、循环稳定性与成本控制。商用 Nafion 系列膜因高钒渗透性和高昂成本,难以满足 VRFB 大规模推广需求。本研究以磺化聚醚醚酮(SPEEK,磺化度74%)为有机基体,氧化锆(ZrO₂)纳米颗粒为无机填料,通过溶液浇铸法制备了一系列SPEEK-ZrO₂(SP-Z-X)有机–无机杂化膜。杂化膜厚度为50-100μm,较商用 Nafion...
第一作者:崔学通
通讯作者:李建荣
通讯单位:北京工业大学成果简介钒液流电池(VFBs)作为高安全性电网级储能技术,为间歇性可再生能源产生的绿色电力存储提供了理想解决方案。然而,负极界面处V3+/V2+氧化还原反应动力学缓慢的特性,限制了VFBs向高倍率性能发展的进程。本文,北京工业大学李建荣团队通过密度泛函理论(DFT)计算证实,碳界面上进行P原子调控改性的可行性。随后,采用负载–煅烧策略制备出经P调控的富N、O元素的PBI衍生碳层复合电极。引入P原子不仅增强了界面处钒离子的吸附能力,还改善了电极与钒离子之间的p-d轨道耦合。改性电极的VFB在150...
第一作者:张旭日&刘旭
通讯作者:何刚
通讯单位:西安交通大学成果简介有机活性分子在长时间氧化还原反应中的稳定性不足是中性水系有机氧化还原液流电池(AORFBs)发展面临的关键技术瓶颈。本文,西安交通大学何刚团队通过咪唑驱动的多氢键工程策略,开发出一系列萘二酰亚胺材料,合成的有机分子具有优异的溶解度(1.43...
第一作者:王春林
通讯作者:王超
通讯单位:中北大学成果简介钒氧化还原液流电池(VRFB)作为稳定的电化学储能装置,其性能高度依赖于膜材料的开发。尽管全氟磺酸膜具有优异的质子传导性和化学稳定性,但较高的钒离子渗透性限制了实际应用。基于酸碱对、氢键、吸水基团和静电相互作用的作用机制,中北大学王超团队通过开环易位聚合技术合成了系列降冰片烯基膜,并将其与Aquivion材料结合,成功开发出四种离子交换膜:A/TAPNM、A/TAPNMA、A/PNM和A/PNMA,并对其作用机理进行了系统分析。其中,A/TAPNM膜通过构建酸碱对和氢键网络,展现出卓越的离子选择性(17.8×10-4mS...