新闻资讯
第一作者：甘振乐
通讯作者：宋纯利、储本发、张中标
通讯单位：安徽理工大学 & 北京碧水源膜科技有限公司
成果简介
高性能、低成本离子交换膜（IEMs）的进步对于实现可持续能源未来和确保安全供水至关重要。本研究报道了通过预磺化单体与芴基成分共聚合成磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜及其表征。该合成策略能够精确调控磺化度并提高膜的坚固性。所获得的膜展现出优异的性能组合，包括适度的吸水率、有限的溶胀性、高离子电导率，以及出色的机械和热稳定性。m-SPEEK-FDH膜被系统地应用于两种不同技术：锌-铁氧化还原液流电池（AZIFB）和电渗析（ED）。在AZIFB应用中，0.6-SPEEK-FDH膜表现出优异的性能。即使在400...
第一作者：田心瑶
通讯作者：卢春喜&侯栓弟
通讯单位：中国石油大学（北京）&中石化（大连）石油化工研究院
成果简介
铁铬液流电池（ICFBs）因低成本和丰富的原材料而成为大规模储能的理想选择，但商业化受到Cr3+/Cr2+氧化还原动力学缓慢的阻碍。本文，中国石油大学卢春喜团队&中石化（大连）石油化工研究院通过热退火锡–对苯二甲酸酯（Sn-BDC）金属有机框架前驱体，开发了一种异质结改性的石墨毡电极（Sn/SnOx@GF）。所得电极在石墨纤维表面均匀分散了Sn/SnOx纳米催化剂颗粒，提供了丰富的活性位点，并产生了一个与Fe3+/Fe2+相当的快速动力学速率常数（k0=1.015×10−4cm...
第一作者：田宇
通讯作者：刘宏波
通讯单位：西南石油大学
成果简介
钒氧化还原液流电池（VRFB）凭借高安全性、长循环寿命及优异的环境特性，在大规模储能应用领域展现出巨大潜力。然而，VRFB在高电流密度下面临浓差极化和电化学动力学滞后等挑战，限制了其能量效率和功率密度。为突破这些瓶颈，西南石油大学刘宏波团队提出了一种创新的双极板（BPP）设计方案。通过在BPP上集成微磁体，磁流体动力学（MHD）效应明显提升了电解液的质量传递效率。本研究采用多物理场耦合数值模拟方法，系统探究了微磁体负载BPP结构对离子传输和电化学性能的影响。实验结果表明，这种设计优化了电解液流动分布，改善了离子传输路径，有效抑制了浓差极化现象，并明显提升了电极的电化学反应效率，从而大幅提高电池性能。
相关成果以“Micromagnet-loaded...
第一作者：夏宇恒&汪涛&杨果&刘怿泓
通讯作者：丁煜&任鑫坤&崔铭锦
通讯单位：南京大学&上海理工大学
成果简介
南京大学联合上海理工大学团队，展示了一种基于水溶性辅酶的自充电有机液流电池（SCFB），以解决固态反应动力学的局限性。黄素是一水溶性辅酶，在细胞代谢的核心过程中，凭借异咯嗪环介导的快速双电子转移特性，展现出令人惊叹的电子传递效率。例如酶促赖氨酸去甲基化反应：还原态FADH2能被氧气氧化并再生为FAD，不仅实现了电子的高效传递，更完成了辅酶的循环复用。这为新型氧化还原化学体系的设计提供了绝佳的天然参照。这启示作者将黄素类物质引入液流电池体系，打破固态电极固–气反应的动力学桎梏。基于这一思路，作者研究开发了一种受生物启发的超快全气候自充电液流电池，通过将黄素衍生物（FMN-Na）作为正极电解液活性物质，结合液流电池的开式结构与空气输注工艺，并将自然界中广泛存在的锌用作负极，设计了自充电液流电池。基于气–液反应的快速动力学，自充电液流电池实现了高充电速率，在10分钟内超快达到总容量的90%。而在碱性条件下，生成的过氧化氢会迅速分解而不会损害电池，这使得电池稳定运行300次循环而没有明显衰减。即使在-20...
第一作者：韩明君
通讯作者：张晨阳&李洁
通讯单位：中南大学
成果简介
多酸（POMs）在下一代高能量密度氧化还原液流电池（RFBs）中展现出卓越的多电子转移能力，但其可操作的充电状态（SoC）通常受限于质子饥饿条件下普遍存在的高还原亚稳态而低于33.3%水平。该研究通过为[P2W18O62]6⁻（{P2W18}）团簇建立质子耦合电子转移（PCET）模型，揭示了氧位点的质子化可通过协同质子–电子转移（CPET）稳定还原的钨位点。Marcus理论与DFT计算相结合，量化了区域选择性CPET过程的热力学驱动力与动力学能垒，而通过原位pH监测与原位拉曼光谱进一步证实了这一质子耦合的可逆氧化还原机制。基于这些发现，该研究设计了高质子活性H6{P2W18}负极电解液，与VOSO4基正极电解液配对组成HPVB液流电池，并采用直接和逐步充放电策略，从而实现了H6{P2W18}负极电解液稳定的全SoC充放电循环。HPVB电池取得了前所未有的性能：在0.3M...
第一作者：朱孜璇
通讯作者：王彪
通讯单位：东华大学
成果简介
离子选择性膜是钒氧化还原液流电池（VRFB）的关键材料，但如何在保持高质子导电性的同时实现离子选择性仍面临重大挑战。本研究，东华大学王彪团队通过非溶剂诱导相分离技术，制备了具有内部指状孔道和表面微米级孔道的聚醚酰亚胺（PEI）多孔膜。随后，作者团队将聚乙烯亚胺（PI）和木质素磺酸钠（SL）逐层组装在PEI膜上，构建出双功能选择性层。最终形成的膜表面具有亚纳米级孔道（4.0-8.2Å），通过尺寸筛分效应增强钒离子排斥，而内部指状孔道则促进质子快速传输。此外，SL层富含氮的结构通过Donnan排斥效应进一步提升了离子选择性。表面SL层的磺酸基团作为质子传输位点，可促进质子快速传导。这种双离子筛分与双质子传导的设计，通过孔道结构与化学结构的协同作用，实现了选择性与导电性的平衡。所设计的亚纳米孔膜组装的VRFB展现出高能效（在80...
第一作者：褚凤鸣
通讯作者：刘瞳，刘熹
作者单位：北京工业大学，天津大学，北京信息科技大学，北京化工大学
成果简介
多孔电极是氧化还原液流电池的核心组件，现有设计多为方形、矩形、圆形等常规形状，传统结构重构依赖试错法和有限人工直觉，效率低下且难以实现全局优化。本研究创新性地结合机器学习与实验方法，实现变截面电极的自动生成与精准优化。通过...
第一作者：张任重
通讯作者：杨卫卫&徐谦
通讯单位：西安交通大学&江苏大学
成果简介
以往的大多数研究主要集中在实验室规模的全钒液流电池（VRFB）流场的性能分析。为了获得适用于大活性面积VRFB的流场，西安交通大学杨卫卫教授团队基于196...
第一作者：黄子彤
通讯作者：褚晓萌&李南文
通讯单位：河北科技大学&深圳理工大学
成果简介
具有高离子导电性和坚固化学稳定性的离子溶解膜（ISMs）对于高性能碱性水电解（AWE）至关重要。虽然萘基聚苯并咪唑（NPBI）表现出良好的稳定性，但由于电解质吸收不足和离子输运途径组织不佳，其OH–电导率仍有限。为解决这一限制，作者通过战略性掺入刚性三羧酸共聚体，开发了一系列分支NPBI共聚物（NPBI-BM-x）。该分子设计引入了刚性或关节分支中心，破坏链堆积，生成均匀且连续分布的超微孔（0.54-0.58...