August 5, 2026

液流电池高低温一体测试台（GDY-1） 2026款产品简介 功能特点 功能：液流电池高低温一体测试台集成液流电池单电池测试系统（标配8套）、高低温环境实验箱、充放电测试仪及控制管理系统于一体，主要用于评估单电池及核心材料（膜、电极、电解液、双极板等）在不同温度下的性能变化规律，为科研用户提供完整实验数据（如能量效率EE、库伦效率CE、电压效率VE、循环性能、极化曲线、功率密度曲线、充放电容量、充放电能量、充放电曲线、自放电性能等）； 特点：控温精准、高度集成、外观精致、密封良好、材料易于更换、整体移动、便于参观展示。 适用体系 根据不同液流体系要求：液–液非沉积型体系+液–固沉积型体系，单电池的材料和结构有适当调整； 全钒、混酸、铁铬、锌铁、钒铁、全铁、硫铁、锌溴、锌镍、锌碘、浆料液流、水系/非水系有机等各种液流电池体系。 技术参数 用户论文 截止2025年12月底，采用我司液流电池测试设备累计发表论文300余篇 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》

第一作者：潘律名，穆永彪 通讯作者：曾林，魏磊，赵天寿 通讯单位：南方科技大学 DOI：10.1016/j.pmatsci.2026.101787 感谢南方科技大学赵天寿院士团队（魏磊老师）校稿！ 工作简介 本综述旨在通过探讨杂原子功能化碳基材料的最新进展及其对提升RFBs电化学性能的显著影响，以解决长期存在的分歧。文中评估了多种基底材料，涵盖传统碳毡、纸张、织物，以及新兴的静电纺丝纤维和生物质衍生纤维等；同时，系统讨论了其处理方法，包括热处理、化学处理及电化学处理等技术；重点阐述了氧、氮及多元素掺杂的作用，并对未来单原子与双原子催化剂的发展进行了展望。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 选择最优电极材料对于实现液流电池（RFBs）的卓越性能至关重要。电极材料需具备高电导率、大比表面积、强机械强度，以及在电解液中优异的稳定性与电催化活性。先进的电极设计是降低液流电池整体成本的关键所在。液流电池的主要成本往往源于金属电解液和电堆，后者由耐久的离子交换膜及石墨碳等相对昂贵的材料构成。降低成本的有效途径之一便是用更经济的有机氧化还原电对替代昂贵的金属电解液；此外，降低电堆的成本对于构建基于特定氧化还原电对的更具成本效益的系统而言尤为关键。需要明确的是，电池电堆的初始投资与电池单元性能密切相关，包括在工作电压范围内所呈现的功率密度与电流密度。此类性能受电极影响显著，电极不仅会通过欧姆损耗导致系统极化，还会通过活化极化与浓差极化引发极化现象。因此，开发能够有效缩小电池电堆尺寸并相应降低相关成本的高性能电极，可视为降低液流电池整体成本的直接且高效的策略，电极技术的进步对于提升此类储能系统的经济可行性具有基础性意义。 核心内容 1.用于水系RFBs的碳材料分类 图1.水系RFB系统中不同类型的碳电极：CF、CP、CC及ECF 各类碳材料，如碳（石墨）毡（CFs、GFs）、碳纸（CPs）、碳布（CCs）及静电纺丝碳纤维（ECFs）均被应用于不同类型的水系RFBs中，如图1所示。尽管含碳材料的组成相似，但制备工艺与性能特性存在显著差异。制备过程始于将聚合物前驱体通过干法纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝转化为纤维，纤维构成了所有碳电极的结构基础。随后，制造业分为三条主要路线：CC和CF利用既定的纺织工业技术，长丝在通过织造（CC具有不同的经纱和纬纱）或针织（CF产生松散的三维网络）加工成织物之前，先进行纺纱和加捻。相比之下，CPs遵循独特的制备工艺：首先对纤维进行碳化处理，随后将其切断并与树脂混合，最后经过压合、干燥及高温石墨化处理，从而获得致密且各向同性的结构。而ECFs则占据着独特的技术定位，通过电纺丝技术，在高压电场作用下将前驱体溶液纺成超细纤维，并直接收集成型。尽管这些材料的成型方法存在显著差异，但所有材料最终均需经过严格的碳化与石墨化处理，以达到所需的电化学性能。除上述工业级制备工艺外，新兴策略如生物质衍生碳化法（例如利用木材）和非溶剂诱导相分离法（NIPS）也展现出良好的应用前景，不过当前高性能研究仍主要集中于碳纳米管（CCs）、碳纤维（CFs）及碳纤维（CPs）的精细化改性领域。这些在制备工艺上存在的根本差异直接决定了材料内部的纤维拓扑结构，进而调控着孔径分布与传质特性。 图2.不同电极的孔隙率与传质特性对比 制备工艺的差异会导致不同电极材料具有不同的孔隙分布及传质特性。虽然CF和CP通常表现出非织造无规纤维形态，但CC具有规则的编织结构。对比CP与CC的孔径分布特征，CP呈现出最窄的分布曲线，孔径最小，主要集中在10μm附近（图2a）；而CC则因编织结构特性呈现更宽泛的分布范围（图2b），结构包含纤维束内的微孔以及纤维束之间的大孔（可达40–50μm）。这些结构差异在机械压缩条件下依然存在：当压缩比（CR）从0%增至50%时（图4c–e），三种材料的孔径均显著减小；CF（图2c）与CP（图2d）在整个压缩过程中仍保持相对均匀的孔径分布，归因于其随机取向的纤维网络结构；此外，CP初始孔径小于CF的现象源于其制造过程中的压延工艺；相反，CC在所有压缩阶段均始终保留经纱与纬纱交点处显著的大孔结构（图2e）。如图2f所示，不同电极的孔隙率随CR增大而降低，但下降趋势各异：CC与CF呈现“先缓后急”的下降规律，可归因于其相对松散且具有弹性的结构能在低压力下提供机械支撑，直至纤维骨架在较高载荷下发生坍塌。具体而言，当CC的CR值超过20%时，其渗透率会迅速下降，表明纱线连接处的电解液通道发生过度形变，从而消除了织物结构固有的流体传输优势；相比之下，CP的孔隙率则随CR的增加而近乎线性降低，反映了致密、纸状结构所呈现的各向同性压缩响应特性。孔隙率的持续降低会导致渗透率下降及泵送损耗增大。除传质过程外，CR的变化还会通过改变电极内部的接触条件而显著影响电化学性能。如EIS测试结果所示（图2g），所有电极的欧姆电阻均随CR的增加而降低，是由于纤维间以及电极与集流体之间的接触得到了改善所致。 图3.PEMFCs中的气体扩散层与水系RFBs中的多孔电极的对比 CFs广泛应用于商业化RFB系统；而其他碳材料则主要源自PEMFCs，旨在为单个电池实现高功率密度。然而，如图3所示，这些碳材料在水性RFB与PEMFCs中的作用存在根本差异：在PEMFCs中，碳材料可促进气体传递并支撑发生电化学反应的薄膜催化剂层，因此被称为“气体扩散层”；相比之下，在水性RFB中，碳材料被液态电解液充分浸润，并作为氧化还原反应的发生位点，称为“液相扩散层”。 此外，PEMFCs与RFBs中的传质机制存在根本性差异，源于二者所采用的气态与液态工作流体。在PEMFCs中，反应物传输主要由气体对流及通过多孔介质的扩散主导，并与多相现象紧密耦合；相比之下，水基RFB则依赖于对流流动以及电解液填充的多孔电极内溶解氧化还原物种的液相扩散。因此，PEMFCs中的浓差极化现象与气体可及性及水分管理密切相关，而RFBs中的浓差极化则主要受电解液分布、物种扩散以及多孔电极内的下肋对流所支配。电池性能由其结构与物理化学性质共同决定。此外，表面特性如官能团数量、石墨化程度及亲水性会显著影响氧化还原对的动力学行为。另外，研究人员常将丰富的纳米级碳材料引入这些电极中，以增强其氧化还原活性。碳材料的表面通常经过有意或不可避免的改性，引入多种官能团，从而深刻影响氧化还原对的吸附与解吸过程，进而决定其催化活性。 1.1碳（石墨）毡 碳（石墨）毡由直径范围从数微米至数十微米的碳纤维构成，是RFB中最广泛使用的电极材料。前驱体主要分为两类：聚丙烯腈（PAN）和人造丝。前驱体的碳化温度对其物理化学性质具有显著影响。CF与GF之间的主要区别在于碳化温度：CF由经相对较低碳化温度处理的碳纤维组成（PAN基纤维为1200°C，人造丝基纤维为1600°C），其产物主要呈现非晶相；而GF则由经较高碳化温度处理的碳纤维组成（PAN基纤维为2000°C，人造丝基纤维为2200°C）。在更高处理温度下，碳的基面会逐渐沿纤维轴方向取向，因此，与CF相比，GF通常具有更高的石墨化程度和更低的氮含量。由此可见，不同类别碳毡的物理化学性质存在显著差异，导致经过相似表面处理后，其电化学活性与化学稳定性亦会出现差异。 前驱体材料的选择与石墨化程度对液流电池中氧化还原电对的反应动力学具有关键影响。Zhang等观察到两种GF之间的显著差异，发现粘胶纤维衍生的毡通常呈现纤维束状结构，而PAN衍生的毡则显示出细小的表面沟槽，有助于PAN基GF获得更高的比表面积。Zhong等全面探讨了两种前驱体对GF物理化学性质的影响，发现粘胶基GF在后续处理过程中易被氧化，形成C=O键；而PAN基GF则更具抗氧化性，能形成C-O键。粘胶毡中更强的氧相互作用可归因于其微晶结构。在另一项研究中，Chang等考察了不同CF作为VRFB电极时的电学、力学及形貌特性。他们的研究表明由夹紧力控制的压缩比是平衡总界面接触阻力和液体传输阻力的关键参数。总体而言PAN基毡的导电性优于人造丝基毡。Schweiss等人指出无论采用何种前驱体（PAN或人造丝），原始的碳基或石墨基毡往往存在润湿性不足的问题，给促进快速反应带来了挑战。为解决此问题，需通过调控石墨化过程及进行氮掺杂，以显著提升润湿性与电化学性能。 1.2碳纸 近年来，提升单个电芯性能已成为一种普遍趋势，提高电芯效率可减小电堆尺寸，从而降低双极板、隔膜及电极等重复性组件的成本。在此背景下，由碳纤维构成的CP正日益被用作RFB的电极材料。相较于碳毡，碳纸具有更薄、更致密的结构特性，将作为RFB电极可显著降低电导率、接触电阻及离子电阻，进而降低电池内部电阻。然而，碳纸本身硬度高且脆性大，压缩性极低，使得大多数RFB需采用流过式运行模式。在该模式下，石墨化流场可提供机械支撑，使碳纸能够实现紧密组装而不会损伤其结构。这种配置下的流场能有效将电解液分布至整个活性区域，从而降低电极处的质量传递阻力。 CPs的优良特性使得RFBs能够以紧密的构型组装，类似于燃料电池中的膜–电极–组件结构，也被Mench团队称为“零间隙结构”。研究发现，该结构的内部电阻仅为0.5Ω cm²，低于传统流过式结构中观测到的数值（3.5和5.4Ω cm²）。因此，该结构实现了557mW cm⁻²的峰值功率密度，约为先前报道结果的五倍。随后，该团队采用动态氢参比电极，通过极化曲线分析方法，考察了不同类别CPs及不同热处理条件下VRFBs的过电势。研究表明来自SGL的CPs相较于其他CPs表现出更优的性能，其中负极侧对过电势的贡献尤为突出。此外，经环境空气预处理的CPs与原始CPs相比，其功率密度提高了16%，归因于其上接枝的含氧官能团（OCFGs）。鉴于此，同一组在富氧环境中对CP进行了热处理，预计会有更多的OCFG接枝到CP表面。然而，经改性CPs的VRFBs性能进一步提升可归因于其增大了比表面积，而非功能基团的作用。类似地，研究人员在CPs表面引入了一层多壁碳纳米管（MWCNTs）以增加活性面积；当该薄层位于最靠近负极集流体的位置时，采用此结构的电池可实现功率密度提升8%。Liu课题组也在VRFBs用CPs的早期研发阶段做出了重要贡献，该课题组研究了不同表面处理方式对钒反应氧化还原动力学的影响，并针对CPs表面的V(II)/V(III)氧化还原反应提出了内球机制。 通常，为增强电化学活性，原始CPs需经过表面功能化处理以改性其理化性质。表面处理方法包括热处理、水热处理及化学处理。一般而言，表面功能化不仅能在纤维表面生成官能团，还能增大比表面积（SSA），两者均有助于提升氧化还原反应的活性。然而，Goulet等人研究了表面处理后润湿性对氧化还原反应的影响。他们的研究表明通过电化学氧化处理所获得的增大电化学比表面积，可同时提高V(II)/V(III)和V(IV)/V(V)两种氧化还原反应的速率；而氧化过程中产生的OCFGs对钒的氧化还原反应影响甚微。最近的一项研究还利用三维格子Boltzmann方法，强调了表面润湿性对V(IV)/V(V)氧化还原反应的重要性。 除直接将CPs用作VRFBs的电极外，还可在CPs表面引入多种元素（如氮）以改性其物理化学性质，从而增强其电化学活性。此外，金属基催化剂，包括WO3,Pt、TiN、MoO3,TiC、In和MnO2已通过原位浸渍法沉积在CP表面上或使用粘合剂固定。金属基催化剂通常已被证实可电化学催化钒的氧化还原反应，但其在苛刻环境下的化学稳定性尚未通过长期循环测试得到全面评估。 除VRFBs外，CPs还被用作其他RFB系统中的电极，包括FeH₂-RFB、锌–铈RFB以及H₂–溴RFB。CPs已在快速增长的有机RFB领域得到广泛应用，在该领域通常采用紧凑型电池配置，以最大限度降低内阻并实现高电池性能。然而，CPs的特征是相较于CFs，其孔隙率相对较低而纤维密度较高，可能导致在较高电流密度下出现显著的质量传递极化现象；因此，CPs所带来的电池性能提升（即更高的功率密度与更优的EE）可能需要抵消由此产生的增强的寄生泵负载，为将CPs用作大规模RFB系统中的电极带来了挑战。例如，Mayrhuber等人通过在CPs上制备具有不同孔径的额外孔洞，以改善商用CPs中的质量传递性能；他们的研究结果表明经激光穿孔处理的CPs在液态电解液中表现出更优的质量传递行为。 1.3碳布 碳布（CC）是一种编织碳纤维，已被广泛用作燃料电池中的气体扩散层（GDL）。由于相对有序的结构，气体可轻松渗透至反应表面，从而实现优异的质量传递效果。RFBs面临的质量传递挑战比燃料电池更为显著。最近的一项建模研究已证实了此观察结果。此外，CCs具有柔韧性且机械性能稳健，使其特别适合用于RFBs，因能在组装过程中提供必要的压缩力。 实验方面，CC最早于1991年由Kaneko及其同事作为RFBs的电极进行了研究，他们比较了两种类型的CC的电化学反应活性。纤维素基CC在反应活性方面优于PAN基CC。然而，在当时，CC的比表面积较低且疏水性较强，主要是因为它们最初是为燃料电池应用而设计的。近年来，得益于开发出具有针对RFBs定制化表面性质的CC，CC在RFBs中的应用重新焕发了活力。例如，ELAT亲水型CC专为RFB系统中的液体传输而设计。Zhao团队已对不同类型的RFBs采用了热处理或碱活化的CC。所有经过处理的CC在RFBs的运行中均表现出优异的电池性能。此外，一些疏水型CC还经过氮功能化处理，以增强其亲水性和电化学动力学性能。 1.4电纺碳纤维 具有较大电活性表面积的ECFs已成为RFBs中极具前景的电极材料。与直径约为数微米的CFs和CPs中的碳纤维相比，ECFs中的纤维直径显著减小，从而大幅提升了比表面积；此外，通过调整静电纺丝工艺中的若干参数，可对碳纤维的直径进行调控。调整是平衡可用于氧化还原反应的表面积与质量传输所需的渗透性所产生的一种结果。Yan课题组与Flox课题组在制备用于VRFBs的非织造ECFs作为电极方面开展了开创性研究。Yan等人证实，碳化温度和时间是影响钒氧化还原行为的关键参数。当碳化温度范围在700°C至1300°C之间时，表面官能团是决定电化学活性的主要因素。然而，当温度从1300°C升高至1500°C时，石墨化过程中边缘平面的形成会显著影响电化学动力学。此外，在碳化过程中引入铁催化剂可增强ECFs的石墨化程度。 图4.ECFs的多种改性方式 绝大多数ECFs均采用PAN作为前驱体，且前驱体浓度各不相同。ECFs的纤维直径随PAN浓度的增加而增大。Zeng等人通过将PAN浓度从9wt%提高至18wt%，合成了平均直径从0.28μm增至1.82μm的碳化纤维，如图4a所示。此调整使得中位孔径几乎呈线性增长（从1.32μm增至9.05μm），显著降低了钒离子传输阻力，同时并未影响电化学活性。此外，木质素作为一种成本低廉、可再生的生物材料，已被用作制备VRFBs用独立ECFs的前驱体。然而，一个持续存在的挑战是：增大纤维直径以提高渗透性往往会导致比表面积急剧下降，从而增加活化过电势。为了解耦这两个相互竞争的因素，研究人员开发了多种策略来制备多孔ECFs，通常通过引入特定的成孔前驱体或次级相来实现。例如，Sun等人提出了几种利用金属盐或聚合物共混物构建分级多孔ECFs的通用策略。其中一种方法是，使用金属Ni纳米颗粒作为催化剂，在ECF表面生长出一层碳纳米纤维的次级结构，经过酸蚀后形成分级结构（图4b）。在随后的方法中，他们使用木质素/PVA/PTFE水性系统开发了高度多孔的微纤维，其中PTFE纳米粒子充当牺牲模板，在碳化过程中分解，留下开放的表面孔（图4c）。该合理设计成功解耦了纤维直径与比表面积之间的权衡关系，使VRFB能够在高达400mA cm⁻²下实现高达79.1%的优异EE。 此外，多种纳米材料已被引入ECFs中，以进一步增强其电催化活性，尤其对V(II)/V(III)氧化还原反应而言。然而，复合电极的长期稳定性在上述研究中并未得到全面分析，因为这些纳米颗粒不仅可能因电解液流动而从ECFs上脱落，还可能在苛刻环境中发生溶解。 除了具有能增强氧化还原反应电化学动力学的较大比表面积外，还需注意ECF基质中异质原子的存在。即使ECFs在高达1500°C的温度下碳化，仍会保留一些含氧和含氮官能团。He等人通过向前驱体溶液中添加尿素，有意将氮含量提高至2.3at.%，因为氮掺杂所导致的表面缺陷和亲水性显著增强，从而大幅提升了V(II)/V(III)氧化还原反应的速率。受此启发，Shi等人还将包括氮和硼在内的其他异质原子共掺入CNF基质中。他们证实氮与硼之间的相互作用决定了对V(IV)/V(V)反应的催化活性。此外，通过化学气相沉积（CVD）将ECFs沉积到现有电极上，可进一步增加电活性位点，从而使电解液中的更多钒离子能够被改性后的电极吸附。 然而，近期研究已凸显了与ECFs相关的固有传质问题。由于ECFs由纳米级纤维构成，其孔径较小，当采用独立式ECFs作为电极时，会引发显著的传质阻力。Xu等人直接应用超薄独立ECF（约50μm厚）作为VRFBs的电极。虽然VRFBs的欧姆电阻显著降低，但由于ECFs的孔径较小，导致严重的浓差极化现象，限制了其在低电流密度下的运行。即使在40mA cm⁻²下，电解液利用率也低于70%，表明必须精心设计ECF的孔径和结构。为解决此问题，同一研究团队采用水平反向共混电纺丝法制备了孔径更大的ECFs。在此方法中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）以相反方向电纺丝，随后用溶剂去除，从而在最终的ECFs中形成更大的孔隙。该方法有效降低了当ECFs作为VRFBs电极时的质量传输阻力。Liu等人通过使用更高浓度的前驱体溶液来增大纤维直径，解决了ECFs中的质量传输问题。当PAN的浓度从10 wt%增加到13wt%时，平均纤维直径从500nm增至1200nm。最大纤维直径（1200nm）及相应的孔隙率（85%）均完全处于Kok的多物理场建模研究建议的范围内。研究表明平均纤维直径为1–2μm且孔隙率高于85%的电极可在VRFBs中实现最佳性能。除增大孔径外，还提出了其他特殊结构，如定向纤维结构、双尺度纤维结构和束状纤维结构，以增强纤维基质内的电解液传输，从而提升电池性能。例如，Sun等人通过增加相对湿度和收集器旋转速度，制备了单轴取向ECFs（图4d），所得大直径纤维（7–12μm）显著提高了面内和面外水力渗透性。这种结构取向有效降低了浓差极化效应，尤其在垂直于流动方向的排列方式下更为明显。为进一步解决表面积与渗透性之间的权衡问题，研究人员采用双喷嘴静电纺丝技术，将多孔碳纳米纤维编织入定向微纤维支架中，开发出了双尺度ECF结构（图4浓度极化-2下实现了1.9W cm-2的显著峰值功率密度和79.3%的EE。另一方面，发现在制备的ECF上用层状结构装饰氧化石墨烯（GO）对电解液扩散无效。 1.5.其他复合碳材料 近年来，其他至少有一个维度可降至纳米尺度的碳材料已作为RFB系统中的电极材料出现。这类纳米结构材料的主要缺点在于其分散性，要求它们必须支撑在底层碳基底的表面。通常，这些材料被支撑在CF、CP或CC的表面，而非直接用作独立电极。引入纳米结构碳材料可带来若干优势：首先，其比表面积显著增大，从而进一步提升了电极产生的总电流；然而，部分表面积可能无法参与氧化还原反应。其次，可通过改性材料表面特性来促进氧化还原反应，例如引入能够增强表面氧化还原反应可及性的官能团。典型实例包括多壁碳纳米管、介孔碳及纳米结构复合材料。此外，纳米结构材料既能保持碳基材料固有的优异导电性，又能在原始电极中保留纤维间的大孔结构，保留对于确保电池系统内电解液的无阻碍流动至关重要。 1.5.1碳纳米管基复合电极 碳纳米管已被广泛负载于GF和CP上，不仅可增强原始电极的比表面积，还能通过表面功能化过程催化氧化还原反应。通常，这些过程通过热处理或水热处理实现。通过调节这些处理的强度，可精确调控接枝官能团的数量与类型。功能化的碳纳米管可通过粘合剂锚定至支撑材料，或直接通过化学或物理气相沉积工艺生长于CF上。然而，Manahan等人在VRFBs的CP表面引入了薄层MWCNTs。当该薄层应用于负极侧时，VRFB表现出比同层结构应用于正极侧更低的电位极化值，归因于MWCNTs的高比表面积。此外，被称为“bucky papers”的独立MWCNTs亦已被用作无底层碳基底的VRFBs电极。由于制备所得bucky papers的孔隙率较低，传质问题仍是关键关注点。 图5.基于碳纳米管与石墨烯的复合电极 Zhu等人采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为粘结剂，在石墨上包覆了碳纳米管。当碳纳米管含量达到5wt%时，该复合电极在V(IV)/V(V)和V(II)/V(III)氧化还原反应中均表现出优异性能，归因于碳纳米管的高电导率。Li等人通过将碳纤维浸入碳纳米管溶液中，再干燥24小时，实现了碳纤维表面覆盖碳纳米管（图5a）。他们研究了具有不同含氧官能团的碳纳米管的电化学动力学特性，发现含有羧基官能团的电极对V(IV)/V(V)氧化还原反应的电活性优于含有羟基官能团或原始多壁碳纳米管的电极。同一研究团队还将羧基功能化的多壁碳纳米管附着于碳纤维上，以评估VRFB的电化学性能。采用0.94wt%多壁碳纳米管负载的碳纤维制成的电池，其EE达到82.0%，比使用原始碳纤维的电池高出4.9%。Lv等人评估了具有不同壁数的CNT对V（IV）/V（V）氧化还原反应的影响，并得出了类似的结论。他们还强调了平衡碳纳米管中OCFG含量与缺陷的重要性，过量的缺陷会降低电导率，从而损害V(IV)/V(V)氧化还原反应的可逆性。然而，Friedl等人在GC上制备了表面功能化的多壁碳纳米管，并利用EIS研究了氧化还原活性。他们发现多壁碳纳米管上的表面官能团不仅损害了V(IV)/V(V)氧化还原反应，还促进了Fe(II)/Fe(III)氧化还原反应。除了将碳纳米管直接涂覆于原始电极上外，通常还会采用CVD法或原位碳化工艺，在碳纤维、碳棒等基底上原位生长碳纳米管，以确保更好的结构完整性。例如，Liu等人开发了一种原位生长策略，通过将硝酸预处理与液相浸渍及随后在1000°C下碳化相结合，成功在碳纤维上生长出空心管状纳米管（图5b）。该方法可获得均匀的纳米管阵列，这些纳米管与纤维基底实现了化学整合（图5c），从而提供了更大的电活性表面积和更易接近的电解液通道。与传统的直接涂覆方法相比，原位生长方式能够确保牢固的界面附着和结构完整性，有效防止活性材料在流动电解液的持续剪切作用下脱落。 基于碳纳米管的材料亦已被研究作为传统三电极电池中Br⁻/Br³⁻的电活性材料。在碳纳米管表面引入OCFGs不仅增加了其比表面积，还促进了该氧化还原反应中的电子转移过程。因此，Munaiah等人将功能化单壁碳纳米管锚定于CFs表面以制备ZBFBs。使用该电极时，该电池相较于采用原始CFs的电池表现出更高的EE和循环稳定性。此外，还可采用纳米结构材料作为支撑基底来沉积其他金属或金属氧化物，从而进一步增强氧化还原反应的电化学活性。预计碳纳米管将继续被广泛用作表面增强材料，以提高氧化还原反应的表观电流，并将与氮等其他杂原子接枝，以增加这些氧化还原反应动力学。然而，碳纳米管增强氧化还原反应的具体机制尚不明确，有待进一步研究。此外，碳纳米管的组成应得到更深入的探讨，尤其是考虑到近期研究已指出碳纳米纤维中的杂质对氧化还原反应的贡献。 1.5.2石墨烯/氧化石墨烯基复合电极