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第一作者：张登华 通讯作者：肖伟，陈吉，张希昊 通讯单位：辽宁石油化工大学 DOI：10.1016/j.est.2026.122989 感谢辽宁石油化工大学张登华/肖伟团队校稿！工作简介本文提出一种几何约束策略，精准调控两性纳米片的自组装过程：在薄膜形成过程中设置严格的空间边界，限制填料的自由度并强制其沿基底方向平行排列。由此形成的有序层状微结构能最大化“壁效应”以抑制钒离子渗透，同时通过有序的两性结构单元建立连续的质子传输通道。经优化后的膜材料展现出37.5mS...

第一作者：武讨龙 通讯作者：贺高红 通讯单位：大连理工大学 DOI：10.1016/j.est.2026.123176 感谢大连理工大学贺高红团队校稿！工作简介本研究设计了一种负载在W18O49纳米线上的单原子铋催化剂（Bi/W18O49@GF-2）。铋单原子在W18O49晶格中的强配位嵌入不仅调节了局部配位环境并促进了大量高活性氧空位的形成，其重构的局部电子结构还显著提高了HER的能量势垒。这种双重调控机制大幅提升了V3+/V2+氧化还原反应的可逆性，并降低了极化效应。采用Bi/W18O49@GF-2组装的VRFB在300mA...

第一作者：周泽鑫 通讯作者：孙志强 通讯单位：中南大学 DOI：10.1016/j.est.2026.123054 感谢中南大学孙志强团队校稿！工作简介本文提出一种基于拓扑优化的方法，用于大规模应用中的叉指状流场（TIFF）规模化设计。该方法分别在入口和出口处采用经过拓扑优化的流体分布与收集结构。通过实现均匀的流体分流，TIFF可提升电极内部的流场均匀性并降低水力损耗。实验结果表明在200mA...

第一作者：肖伟 通讯作者：张登华 通讯单位：辽宁石油化工大学 DOI：10.1016/j.ces.2026.124380 感谢辽宁石油化工大学张登华/肖伟团队校稿！工作简介本研究提出一种“通道重构”策略，将原位聚合的聚苯胺包覆氧化石墨烯填料嵌入聚合物基体中。与物理混合不同，导电聚苯胺外壳兼具双重界面工程功能：通过强效的酸碱相互作用消除非选择性界面空隙，同时连接孤立的离子簇以促进通过格罗特胡斯机制实现的快速质子传输；此外，填料表面电荷反转形成的强烈唐南排斥屏障可有效排斥带正电的钒离子。基于此，组装后的单电池在100mA...

第一作者：袁先之 通讯作者：梁振兴、黄明保、万凯 通讯单位：华南理工大学、中山大学 DOI：10.1016/j.ces.2026.124436 感谢华南理工大学梁振兴团队（第一作者：袁先之）校稿！工作简介本研究将多物理场建模与实验验证相结合建立了基于化学特性的电极结构尺度原理。在水系有机液流电池（AORFB）中快速反应动力学与低离子导电率的耦合作用使得88.0%的电化学反应仅发生在1.1...

第一作者：叶锋 通讯作者：王天虎 通讯单位：华北电力大学 DOI：10.1016/j.est.2026.123167 感谢华北电力大学王天虎团队校稿！工作简介本研究提出并实验制备了一种将具有内在微孔结构的磺化聚合物（sPIM-1）整合到Nafion中的复合膜。通过系统优化sPIM-1负载量，最优配比为7%sPIM-1/Nafion的膜材料实现了卓越的离子选择性（1.95×10⁵...

第一作者：向维哲 通讯作者：梁振兴、万凯 通讯单位：华南理工大学、中山大学 DOI：10.1016/j.ijheatmasstransfer.2026.129144 感谢华南理工大学梁振兴团队（第一作者：向维哲）校稿！工作简介本研究采用U-Net代理模型和约束进化算法，在离散哈密顿路径设计空间中，对高黏度且黏度随SOC变化的水系有机氧化还原液流电池（AORFB）进行流场拓扑优化。U-Net代理模型基于多物理场仿真数据训练，能够快速预测空间过电位分布并降低候选流场的评估成本；进化搜索则突破了有限结构库筛选的限制，实现了流场拓扑的迭代优化。以FcNCl/(ATBPy)Cl4体系为例，在50%...

第一作者：王峄杰 通讯作者：黄康 通讯单位：南京工业大学 DOI：10.1016/j.ces.2026.124431 感谢南京工业大学黄康团队（第一作者：王峄杰）校稿！工作简介本文提出了一种针对ZIF-8的亚分钟级电化学沉积–碳化策略，可在碳毡表面快速构筑具有层级多孔结构、缺陷丰富的碳架构，从而优化碳毡电极的电子结构并提升其对钒氧化还原反应的催化活性。通过超快电化学沉积法制备的ZIF-8前驱体在后续热碳化过程中会发生配体分解和金属节点去除，形成相互连接的介孔结构，促进电解质渗透与传输，同时引入高密度拓扑缺陷及费米能级附近具有高电子态的不饱和碳位点。所得碳架构可通过可扩展的单步电化学路线均匀锚定于碳纤维上，兼具结构稳定性以及丰富且易于获取的活性位点，从而加速关键的VO2+/VO2+和V3+/V2+氧化还原反应。采用ZIF-8衍生碳电极的钒液流电池（VFB）在160mA...

第一作者：邱伟 通讯作者：徐春明，周天航，牛迎春 通讯单位：中国石油大学 DOI：10.1021/acs.iecr.6c01513 感谢中国石油大学徐春明院士团队（第一作者：邱伟）校稿！工作简介本研究基于密度泛函理论（DFT）开发了一套全面的筛选策略以识别高效金属催化剂。根据吸附能、电子转移效率及抑制HER的能力，系统评估了12种金属。理论计算表明W(W)因与Cr(H2O)₅Cl₂⁺的强相互作用及有效抑制HER的能力而成为最优候选材料。基于预测，使用W改性碳布（WCC）电极组装的单电池在140mA/cm²下实现了83%的EE，并在300次循环中每循环EE衰减率仅为0.0117%。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景ICRFBs中的Cr²⁺/Cr³⁺表现出较差的电化学活性，且该体系易发生HER，严重阻碍了电池性能与寿命的进一步提升。因此，亟需开发有效的调控策略以优化Cr²⁺/Cr³⁺电对的反应动力学、抑制HER反应，并最终提升ICRFBs的整体性能。核心内容1.基于密度泛函理论筛选的金属催化剂图1.筛选催化剂 对元素周期表中的所有金属元素进行了初步筛选，最终选定了12种极具应用潜力的金属元素：Ti、Mn、Co、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、W、Pb和Bi。Cr(H2O)₅Cl₂⁺在不同金属表面及石墨烯表面的吸附能与吸附距离显示Cr(H2O)₅Cl₂⁺在原始碳布电极表面的吸附能为−5.91eV。所有12种选定的金属表面均比石墨烯表现出更强的Cr(H2O)₅Cl₂⁺吸附能力。Cr(H2O)₅Cl₂⁺在Nb和W表面的吸附能分别为−17.36eV和−16.28eV，显著高于石墨烯上的−5.91eV；相反，其在Sn和Y表面的吸附能则低于Nb和W。与石墨烯相比，Cr(H2O)₅Cl₂⁺在大多数金属表面均呈现更优的吸附距离，其中W和Nb的表现尤为突出。 Bader电荷计算分析表明原始碳与Cr(H2O)5Cl2+之间存在有限的电子转移。W和Nb金属表面在向Cr(H2O)5Cl2+进行电子转移的过程中涉及更多电子，体现在微分电荷密度图中更显著的颜色差异及更大的电子密度变化幅度，表明W和Nb金属表面与活性材料之间存在更广泛的电子转移，从而显著提升了电子转移效率。相比之下，Sn和Y金属表面的电子转移仅发生在靠近Cr(H2O)₅Cl₂⁺区域的局部区域。与W和Nb的差分电荷密度图相比，Sn和Y表面的电子密度变化较小，表明金属表面与活性材料之间的电子转移相对较少。总电子转移次数显示Nb和W金属表面的总电子转移次数分别为2.39e和2.07e，约为石墨烯表面值（0.74e）的三倍，表明电极材料表面与Cr(H2O)₅Cl₂⁺之间的电子转移效率显著提高。相反，Sn和Y金属表面的电子转移效应较弱。此外，金属表面原子提供的电子导致金属表面产生正电荷，增强了Cr(H2O)₅Cl₂⁺的吸附作用，从而有望促进体系内氧化还原反应的进行。 态密度计算显示Cr(H2O)₅Cl₂⁺在吸附于W和Nb金属表面时，d带中心分别移至1.26eV和0.94eV，更接近费米能级。因此，Cr(H2O)₅Cl₂⁺更易在W和Nb金属表面发生电子转移，表现出更高的表面活性。投影态密度（PDOS）计算显示Cr-3d轨道密度与W-5p轨道密度存在显著重叠，而与C-2p及Nb-4p轨道的重叠相对较小。Cr的3d轨道与W的5p轨道之间的强杂化可增强电荷传输效率，从而促进Cr²⁺/Cr³⁺在W金属表面发生的氧化还原反应中的电荷转移。 此外，吉布斯自由能计算结果揭示W金属表面的氢吸附自由能（-1.59eV）低于石墨烯表面（-1.02eV）。W表面更负的氢吸附自由能表明其氢吸附能力更强，使得H*解吸步骤更为困难，从而从动力学角度抑制了整体HER反应速率。相比之下，Nb金属表面上的氢吸附自由能最接近于零，表明热力学上有利的H*吸附/解吸。尽管Nb金属在Cr²⁺/Cr³⁺氧化还原反应中表现出优异的催化性能，但其抑制HER的效果较差。   2结构与形态特征分析图2.不同电极的微观结构 SEM图像显示原始碳布（CC）具有光滑完整的纤维表面，热处理碳布（TCC）表面出现大量分布不均的碳缺陷孔；而改性碳布（WCC）不仅保留了热处理引入的缺陷结构，还呈现大量不规则颗粒状沉积物，证实催化剂已成功负载于电极表面。元素分布图显示WCC样品中O和W与主要元素C均匀分布，表明W基物种在碳布上实现了均一负载。HRTEM图像显示晶格间距分别为0.366纳米和0.393纳米，分别对应WO3的(001)和(110)晶面。相应的选区电子衍射图谱进一步证实衍射环分别对应WO3的(001)、(002)和(110)晶面。图3不同电极的结构和性质 WCC电极的等温线显示其氮气吸附容量显著高于CC电极，表明负载W后比表面积大幅增加。拉曼光谱分析表明WCC电极的ID/IG比值相较于CC电极略有升高，表明缺陷密度增加且石墨化程度略微降低。缺陷密度的增加促进了电解质物种额外活性位点的生成。XRD显示WCC电极的衍射谱中显示出明显的衍射峰，与WO3的衍射峰具有优异的结构匹配性，证实了碳布电极上W金属的成功改性。 接触角测试显示CC、TCC和WCC电极的接触角分别为132.21°、67.15°和0°。CC电极表现出较差的亲水性，水滴会在其表面长时间滞留；TCC电极经高温处理后亲水性显著提升；而WCC电极的接触角低于CC和TCC电极，表明其亲水性得到明显增强。   3.电化学性能分析图4电极的电化学性能 CV测试结果表明TCC电极与WCC电极均比原始CC电极表现出更高的活性。电极表面掺杂的W催化剂为Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原反应提供了更大的有效比表面积，从而提高了峰值电流。同时，LSV测试表明WCC电极的析氢电位呈负向偏移，表明W金属催化剂对HER的抑制作用显著增强。此外，EIS测试显示与CC和TCC电极相比，WCC电极表现出最小的奈奎斯特半圆直径，对应最低的电荷转移电阻。   4.单电池性能测试 在第一个循环中，WCC电极表现出最高的EE和VE，分别达到83%和83.69%，显著高于CC电极和TCC电极。经过60次充放电循环后，WCC电极的EE和VE基本保持稳定，而CC和TCC电极的EE与VE均出现明显下降。此外，WCC电极的CE显著高于CC和TCC电极，并在整个循环过程中保持稳定；相比之下，CC电极的CE在后期循环阶段呈现明显波动，表明稳定性随循环次数增加而下降。 在不同电流密度下，WCC电极始终表现出最高的EE、VE和CE，展现出优异的充放电性能。即使先以200mA/cm²电流循环，再以80mA/cm²电流循环后，WCC电极仍能完全恢复其初始的EE、VE和CE，表明具有出色的循环稳定性。长期循环测试显示经过300次循环后CE基本保持稳定，充分证明了WCC电极卓越的循环稳定性；VE和EE仅出现轻微下降（EE从83%降至79.49%，相当于每循环损失0.0117%），而容量保持率在300次循环后仍维持在5.468%（每循环容量衰减仅为0.315%）。核心结论本研究建立了一种DFT框架，用于筛选和预测12种金属元素在ICRFB应用中的催化潜力。对吸附能、电子结构及HER动力学的系统性理论分析表明，在所筛选的12种金属中，W展现出最佳的Cr²⁺/Cr³⁺催化性能与HER抑制效果。与原始石墨烯相比，W对Cr(H2O)₅Cl₂⁺表现出显著更高的吸附能和更短的吸附距离。此外，Bader电荷计算和态密度（DOS）计算表明W表面通过Cr...