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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 3d轨道与W 5p轨道之间的强轨道杂化促进了高效的电子转移。此外，WCC电极表现出增强的亲水性及显著增加的比表面积，共同改善了Cr²⁺/Cr³⁺反应动力学。在单电池测试中，采用WCC组装的ICRFB在140 mA/cm²下实现了83%的EE，并在300次循环中表现出极低的衰减速率（每循环0.0117%）。结果证实了W改性的优异催化性能，并为大规模储能应用中高性能催化剂的合理设计提供了坚实的理论与实验基础。

第一作者：贾潮洋 通讯作者：李先锋、鲁文静 通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所 DOI：10.1093/nsr/nwag306 感谢大连化物所李先锋团队（第一作者：贾潮洋）校稿！ 工作简介 非溶剂诱导相分离（NIPS）技术应用于聚合物多孔膜制备已逾60年，但多变量耦合导致其成孔机制仍不明确。传统理论将大孔洞（Macrovoids）、细胞状孔（Cellular pores）的形成分别归因为瞬时与延迟相分离。本研究借助自研的NIPS观测装置调控流体参数，成功解耦两类孔结构的形成过程，证实大孔洞由流体动力学失稳驱动，细胞状孔则源于成核–生长过程。通过建立非溶剂热力学性质与细胞状孔面密度的定量关系，本研究实现了膜结构的优化设计，显著提升了全钒液流电池（VFBs）的应用性能。该成果完善拓展了相分离理论，为膜材料的精准设计奠定了理论基础。。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 非溶剂诱导相分离方法由Loeb和Sourirajan于20世纪60年代偶然发现。该方法是指将聚合物溶液浸入非溶剂浴中，通过诱导体系发生相分离并固化，最终形成多孔膜。这类薄膜通常呈现两种典型微观形貌：一种是大孔洞与细胞状孔共存，另一种则仅由细胞状孔构成。传统观点认为，两种形貌差异源于不同的相分离模式：瞬时分相会在膜基体内部形成大孔洞，延迟分相则只生成细胞状孔。研究人员虽可通过筛选溶剂–非溶剂组合、调控聚合物浓度等参数，对膜微观结构进行经验性调控，但目前学界尚未形成统一理论，难以清晰阐释各类孔结构的形成机理。 核心内容 1.大孔洞形成机制  图1 NIPS中的大孔洞形成机制 NIPS膜中典型的指状大孔洞与流体力学领域的粘性指进现象形貌高度相似。研究参考Hele-Shaw流体装置优化设计了NIPS原位观测池，并搭配显微镜开展实时观测，观测结果与实际膜样品的截面形貌高度吻合。实验表明，生长中的指状大孔洞会受基底阻挡，逐步转变为梨形结构；通过调节观测装置的缝隙宽度，可改变非溶剂的流动速度与冲击强度，进而直接控制大孔洞的生成，初步证实大孔洞的形成与流体力学因素密切相关。 为进一步验证该结论，结合光学显微、荧光显微与染色示踪等开展系列实验。结果显示，大孔洞从两相界面向聚合物溶液内部逐步生长，其内部存在明显对流效应，可加速传质过程；同时，溶剂体系种类、铸膜液浓度也会对大孔洞的形成产生影响。系列实验相互印证，最终明确大孔洞的形成由流体力学行为主导。 图2.大孔洞形成机制 借助Saffman–Tayor不稳定性理论阐释大孔洞的形成机制，以界面波放大率（σ）作为界面稳定性判据，明确流体黏度、流速及界面张力等参数会直接影响界面失稳程度与大孔洞生成。该机理在多种体系中均得到验证，各类流体失稳现象共同证明大孔洞由流体行为主导。但由于NIPS是多相多组分的复杂体系，面向两相不互溶体系的经典Saffman–Tayor不稳定性理论存在局限，还需要考虑体系内对流、热毛细效应等其他不稳定性（对流）的影响。根据该理论体系，解释了预掺非溶剂、提高铸膜液黏度及表层预固化等现有抑孔策略的作用机制，并明确基于流体力学框架对大孔洞演化行为的描述效果比经典热力学理论明显更适合。   2.细胞状孔形成机制 细胞状孔广泛存在于各类相分离膜中，据此可推断其为相分离过程产生的本征结构。本研究基于浊点测试和DFT结果，将所选非溶剂分为两类：I类包括水、丙酮、乙醇和异丙醇；II类包括环己烷和正己烷。依据经典成核理论，阐释了细胞状孔的形成规律：体系界面张力越高，孔的成核与生长越难以进行。研究通过非溶剂–聚合物、非溶剂–聚合物–溶剂的相互作用能，近似表征聚合物贫相与聚合物富相之间的界面张力。相较于I型非溶剂体系，II型体系的相互作用能更高，成核过程需要克服更大的界面能，因此细胞状孔成核密度更低；同时II型体系中聚合物固化速率更慢，最终形成孔径更大的细胞状孔。 图3细胞状孔形成机制 细胞状孔的尺寸主要由相界面交换速率与聚合物固化速率决定，而其面密度则更多受热力学因素调控。实验发现，通过热力学循环方法估算的NIPS过程的能量变化（ΔENIPS）与细胞状孔面密度的相关性较弱（R2=0.283），偏差主要来源于水体系的数据偏离。考虑到孔面密度还与空间几何因素相关，引入分子体积Vm，构建出新的热力学参数EV。数据分析显示，EV与细胞状孔面密度呈现极强的线性相关性（R2=0.969)），有效提升了基于非溶剂热力学性质预测膜微观结构的准确度。 在ΔENIPS相近的条件下，非溶剂分子体积越小，单位体积内ΔENIPS累加值越高，细胞状孔成核密度也随之增大，这也解释了ΔENIPS小幅波动即可造成成核密度显著差异的现象。相较于传统的Flory–Huggins理论、Hansen溶解度参数等方法估算的热力学参数，EV对膜微观结构的预测效果显著更佳。 针对I型非溶剂体系，研究进一步分析了NIPS过程的本征成膜动力学。在准无限双扩散条件下，相分离前沿移动距离的平方与时间呈良好线性关系，符合菲克扩散方程，而直线斜率可反映相分离速率（即成膜动力学）。非溶剂的扩散系数与成膜动力学之间关联性很弱，究其原因是未考虑聚合物析出临界（浊点）时三元体系中非溶剂浓度。将扩散系数与浓度参数结合后，基于Python开展的成膜动力学模拟结果与实验观测高度吻合；进一步的测试也证实，体系中溶剂（DMAc）的扩散行为同样遵循菲克定律。研究首次完全排除了大孔洞引发的传质与空间不均一性干扰，最终证实细胞状孔是由溶剂–非溶剂扩散驱动的成核型相分离机制所形成。   3. NIPS机制总结 图4 NIPS机制总结与应用 如上所述，NIPS涉及多个过程的耦合，主要包括溶剂–非溶剂交换、细胞状孔和/或大孔洞形成以及聚合物固化。在NIPS过程中，大孔洞的出现能显著增强体系中的传质，从而加速所有子过程，这解释了大孔洞形成与膜形成速率（即通常所说的“瞬时”或“延迟”相分离）表面相关的现象。相反，仅含细胞状孔的厚聚合物析出层会减缓所有子过程，导致细胞状孔融合以降低界面能；随后，大孔洞便可能从融合的细胞状孔中开始形成。   4.多孔膜的构效关系 本研究分析了不同结构多孔膜的构效关系。性能测试表明，I型非溶剂制备的膜受大孔洞与连通细胞状孔影响，离子选择性较差；II型膜依靠相对致密的聚合物基质构建离子筛分通道，离子选择性能突出。II型膜的VO2+渗透率远低于I型膜，仅约为商用Nafion 212膜0.1%。同时，所有膜在3M H2SO4中的面电阻均低于Nafion 212膜，表明多孔膜具有更高的质子渗透性。因此，在80 mA cm⁻2下，II型膜在VFBs中实现了更高的能量效率（EE）。其中，采用正己烷制备的膜（PBInHex）厚度最薄（2.7 μm），且具有最高的EE。正电子湮灭寿命光谱及广角X射线散射结果表明PBInHex聚合物基质的自由体积直径介于4 Å至7 Å之间，小于水合钒离子的尺寸（>8.1Å）。由此实现了对钒离子与质子（4.1Å）的高度高效筛分，展现出优异的选择性。此外，采用PBInHex组装的VFBs性能始终优于使用Nafion212的膜，在220mA cm⁻2下达到80.6%的高EE，并可稳定运行超过500次循环，验证了所设计超薄多孔膜的可靠性。 核心结论 本文通过优化设计了一种流体调控装置，对NIPS过程开展原位观测，成功实现了大孔洞与细胞状孔形成过程的解耦。结合流体实验与粘性指进理论分析可知，大孔洞的形成受流体力学机制主导；在有效抑制大孔洞形成的基础上，实验进一步证实细胞状孔依靠成核–生长机制演化形成。结合ΔENIPS和分子体积参数，提出全新热力学描述符EV，同时建立了其与细胞状孔面密度的定量关联模型。采用低EV的非溶剂可制备出不含大孔洞、由分散排布的细胞状孔（即致密聚合物基质）构成的超薄多孔膜。所制备的超薄多孔膜具有高渗透性、选择性和稳定性，显著提升了VFBs性能。

第一作者：杜红艳 通讯作者：宋芃，安全福 通讯单位：北京工业大学 工作简介 磺化聚苯并咪唑（SPBI）膜因其优异的化学稳定性，以及对多种氧化还原液流电池（RFB）体系的良好适配性，已被广泛应用于氧化还原液流电池领域。然而，很少有研究通过系统调控共聚物的单体比例来优化离子传输，从而提升膜的性能。北京工业大学安全福团队制备了一系列具有不同单体比例的磺化聚苯并咪唑共聚物（SpNPBI-x）膜，并将其应用于铁铬氧化还原液流电池（ICRFB）。研究发现引入一定量的低空间位阻单体（对苯二甲酸）可减小SpNPBI-x膜的离子传输通道尺寸，而进一步增加该单体的比例则会增大聚合物链之间的自由体积。其中，SpNPBI-0.1膜表现出高吸水率与优异的尺寸稳定性，这归因于在本研究考察的SpNPBI-x膜（x = 0, 0.1, 0.2, 0.5, 0.8）中，该膜具有最小的离子传输通道。基于同样的原因，在H型瓶渗透性测试中，SpNPBI-0.1膜对活性物质的渗透率最低。此外，采用SpNPBI-0.1膜的ICRFB在100 mA cm⁻²的电流密度下实现了97.82%的库仑效率（CE）和87.38%的能量效率（EE），优于采用其他单体比例膜的电池效率。并且，SpNPBI-0.1膜表现出593小时的循环寿命，证明了其在ICRFB中优异的化学稳定性。 相关成果以“Sulfonated polybenzimidazole copolymer membranes with optimized microstructure for enhanced performance of iron-chromium redox flow battery”为题发表在Electrochimica Acta期刊上。 感谢北京工业大学安全福团队（第一作者：杜红艳）供稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   研究背景 作为铁铬液流电池系统的核心组件，离子交换膜直接影响其性能、循环寿命和成本。目前商业Nafion 212膜虽具有高质子传导性，但其微相分离结构加剧了活性物质的交叉渗透，降低了电池效率和铁铬液流电池循环寿命。此外，其高成本和较差的机械性能阻碍了其在规模化储能商业化中的应用。在非氟离子交换膜中，聚苯并咪唑（PBI）因其良好的稳定性和优异的机械性能而广泛用于燃料电池。近年来，质子化咪唑环在酸性电解液中对Fe3+和Cr3+的排斥能力推动了PBI膜在铁铬液流电池中的应用研究。 本研究通过调整对苯二甲酸与1,4-萘二甲酸的摩尔比，合成了一系列聚苯并咪唑共聚物pNPBI-x（x表示TPA单体的摩尔分数）。随后经浓硫酸直接磺化制备了SpNPBI-x。通过FT-IR、1H NMR和SEM表征了SpNPBI-x的聚合物结构和形貌。采用分子动力学模拟、正电子湮没和X射线衍射研究了单体比例与聚合物微观结构的关系。随后，系统比较了SpNPBI-x膜和Nafion212的吸水率、溶胀率、机械性能、面电阻和离子渗透率等性能。最后，采用SpNPBI-x膜组装铁铬液流电池进行单电池测试，以CE、EE、VE作为关键指标与Nafion212进行了对比。此外，对SpNPBI-0.1膜和Nafion212进行长期循环稳定性测试，并通过SEM和FT-IR对稳定性测试前后的SpNPBI-0.1膜进行了结构对比。   核心内容 1. SpNPBI的合成与表征 pNPBI‑x与SpNPBI-x的合成路线如图1所示。TPA与NDA的摩尔比为 x:(1‑x)（x为TPA摩尔分数）。以pNPBI‑0.1 为例：3,3′‑二氨基联苯胺（DAB）、TPA、NDA与伊顿试剂加入三口烧瓶，在氮气氛围、180  ℃下机械搅拌20  h进行缩聚反应。反应结束后将黏稠溶液倒入去离子水中沉淀，所得黑绿色纤维状聚合物先用5 wt% NaHCO₃溶液洗涤12 h，再用去离子水洗至中性，于80  ℃真空烘箱干燥过夜。采用相同方法制备pNPBI‑0.8、pNPBI‑0.5、pNPBI‑0.2 及pNPBI‑0共聚物。随后用浓硫酸在160  ℃下对pNPBI‑x磺化 4–12 h。 图1 pNPBI-x与SpNPBI-x的合成反应路线 采用FTIR对合成聚合物进行表征。如图2所示，3373-1、1625-1、1310

第一作者：汪涛&夏宇恒&高晨龙&黄天煜 通讯作者：丁煜&崔铭锦&杨孟昊 通讯单位：南京大学&上海理工大学&同济大学 成果简介 水系有机氧化还原液流电池显示出用于电网规模储能的前景，但由于活性材料的稳定性和溶解度不足而受到限制。近日，南京大学丁煜&上海理工大学崔铭锦&同济大学杨孟昊提出了一种电子–空间协同效应的调控策略，可同时增强活性分子的溶解度和稳定性。基于此设计的有机液流电池具有良好的循环稳定性，并且能够在宽温域下稳定运行。将原位光谱和电化学分析与计算模型相结合，阐明了分子的氧化还原化性质，并建立了稳定性和官能团效应之间的联系。生命周期评估进一步揭示了该电池的环境足迹，展示了实际电网规模存储应用的巨大潜力。 相关成果以“Long-cycling organic flow batteries enabled by electronic-spatial synergistic modulation”为题发表在Science Advances期刊上。 感谢南京大学丁煜团队（第一作者：汪涛）供稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 可再生能源并网依赖大规模长时储能，水系有机氧化还原液流电池因本征安全与原料丰富而备受关注，但其能量密度低、循环稳定性差及温度适应性差等制约了商业化。现有的活性分子存在溶解度低、副反应严重等问题，导致有机液流电池容量衰减与寿命缩短。为此，研究团队开发了一种电子-空间协同效应的调控策略，可同步提升活性分子的溶解度与稳定性，为构建高能量密度、长循环寿命的水系有机液流电池提供了可行的分子设计路径。   图文解析                                                          

第一作者：杨坤龙 通讯作者：李彬 通讯单位：天津大学 成果简介 非水有机氧化还原液流电池（NAORFB）是大规模储能应用的理想候选材料。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）衍生物具有良好的电化学活性，但其不稳定性严重限制了其实际应用。功能基团修饰对于调控氧化还原电位、溶解度以及化学和电化学稳定性至关重要。天津大学李彬团队提出了一种仿生分子工程策略，通过一步法合成了经酰胺键和磷酸二乙酯基团修饰的4-[2-(二乙氧基磷酰基)乙酰氨基]-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（DEPAcNH-TEMPO）。DEPAcNH-TEMPO具有高溶解度（1.8 M）、优异的电动性能和出色的稳定性。当与1,1′-二苄基-4,4′-联吡啶二鎓二六氟磷酸盐（DBV）配对时，DEPAcNH-TEMPO/DBV NAORFB展现出优异的倍率性能，并且与未修饰的4-NH2-TEMPO相比，循环稳定性提高了近20倍。 相关成果以“Biomimetic Design of Amide–Phosphate Functionalized TEMPO Catholyte for High-Performance Nonaqueous Organic Redox Flow Batteries”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。 感谢天津大学李彬团队（第一作者：杨坤龙）供稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 非水系有机氧化还原液流电池（NAORFB）采用有机溶剂体系，显著拓宽了电化学窗口并实现了高能量密度。同时，有机氧化还原分子来源广泛，其溶解度和氧化还原性质可通过分子工程设计进行优化。因此，它们作为NAORFB的氧化还原活性材料得到了广泛的研究。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）表现出优异的电化学可逆性、高氧化还原电位、快速扩散动力学和良好的电化学稳定性，使其成为NAORFBs活性材料的理想候选者。然而，作为NAORFBs的电极材料，TEMPO分子仍面临一些问题，例如跨膜扩散导致的容量损失、电化学稳定性不足以及电解液相容性差等，这些问题亟需通过分子工程设计优化其分子结构来解决。 本研究提出了一种仿生分子工程策略，通过在4-NH2-TEMPO分子中引入磷酸键和酰胺键，实现分子溶解度、化学稳定性和电荷转移性能的协同优化。通过一步酰胺化反应合成了DEPAcNH-TEMPO，并通过1H和13C NMR证实了其分子结构和化学纯度。由于酰胺键和磷酸二乙酯基团的协同效应，改性后的DEPAcNH-TEMPO的溶解度和电化学稳定性显著提高。采用UV-Vis、1H NMR和CV测量来阐明其稳定化和降解机制，同时利用DFT计算深入了解HOMO-LUMO能级、ESP、范德华体积和分子内相互作用。当以1,1′-二苄基-4,4′-联吡啶二鎓二六氟磷酸盐（DBV）为负极电解液时，50 mM DEPAcNH-TEMPO/DBV NAORFB表现出优异的倍率性能，在20 mA cm-2的电流密度下循环100次后，电池容量保持率为72%（每次循环容量衰减率为0.28%）。   图文解析 1.合成与结构表征 DEPAcNH-TEMPO和AcNH-TEMPO可通过温和条件下的一步酰胺化反应合成。简而言之，二乙基膦酰乙酸和乙酸在室温下与4-NH₂-TEMPO反应，分别以约94%和86%的收率直接得到DEPAcNH-TEMPO和AcNH-TEMPO。 图1表明，通过酰胺键修饰磷酸二乙酯显著改变了哌啶环上质子的化学位移、类型和数量。与AcN-TEMPO中末端-CH3的1H化学位移相比，DEPAcNH-TEMPO中-CH2的1H信号发生了显著的化学位移，从高场1.75 ppm移动到低场2.80 ppm。与4-NH2-TEMPO相比，AcNH-TEMPO和DEPAcNH-TEMPO中被酰胺键修饰的哌啶环的¹H信号向低场移动，表明酰胺键具有更强的吸电子效应。DEPAcNH-TEMPO中酰胺键的-N-H和-C=O的特征吸收峰分别位于3262和1664 cm-1处。磷酸二乙酯基团的-P=O和-P-O-C的吸收峰分别位于1244和968 cm-1处。值得注意的是，与4-NH2-TEMPO相比，DEPAcNH-TEMPO和AcNH-TEMPO哌啶环上N-O的吸收峰分别从1461 cm-1移至1664 cm-1和1639 cm-1，这是由于酰胺键和磷酸二乙酯基团的吸电子诱导效应所致。UV-Vis显示，所有三种R-TEMPO衍生物在240 nm附近均表现出特征吸收。DEPAcNH-TEMPO和AcNH-TEMPO吸收峰强度的增强和蓝移，表明修饰基团的吸电子诱导效应的影响。4-NH2-TEMPO在乙腈中的溶解度仅为0.06

第一作者：王少晋 通讯作者：唐金锐&熊斌宇&李旸 通讯单位：武汉理工大学&武汉大学 成果简介 全钒液流电池（VRB）在大规模能源存储方面具有巨大潜力，但可靠的泵故障诊断仍面临挑战，原因在于其复杂的多变量耦合以及有限的标注数据。图卷积网络（GCN）为模型变量关系的建模提供了有效方法，但其性能从根本上受到过度平滑问题的限制，这会导致深度架构中特征可区分性的丧失。为解决这一问题，提出了一种优化平滑的图卷积网络（OS-GCN）框架。引入了一个平滑因子（SF）来调节特征传播，并采用粒子群优化算法来确定其最优值，从而在信息聚合和特征保留之间实现平衡。基于欧几里得距离（ED）关系构建了用于图卷积网络的数据关联图，以捕捉系统动态。在控制条件和实际条件下收集了泵故障数据，为深入分析运行温度效应、对噪声的鲁棒性以及所提出模型的适用性提供了基础。实验结果表明，在受控环境和实际条件下，OS-GCN 方法的性能均显著优于现有的故障诊断方法。这些发现证实了所提出的框架能够有效避免过度平滑现象，并提高了 VRB 泵故障诊断的准确性和可靠性。 相关成果以“Pump fault diagnosis for vanadium redox flow batteries using an optimized smoothing-based graph convolutional network”为题发表在Reliability Engineering & System Safety期刊上。 感谢武汉理工大学熊斌宇团队（第一作者：王少晋）供稿！ 本文所用 分散式液流单电池测试系统（FSS-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 与锂离子电池相比，全钒液流电池（VRB）由于电解液的持续循环而表现出独特的电化学–液压耦合特性。这一特性增加了系统的复杂性，使得故障行为更加动态且更难以描述。特别是，泵故障通常通过涉及电压、电流和流量的多变量相互作用表现出来，这些相互作用高度耦合且是非线性的。这些特性给传统的故障诊断方法带来了巨大挑战。关于VRB故障诊断的专门研究在文献中相对较少。现有的方法发展大多来自更广泛的电池系统，特别是锂离子电池，这些电池已得到了广泛的研究。这里将这些研究作为代表性的方法进行回顾，为VRB故障诊断提供了可迁移的方法学见解。 一般来说，电池故障诊断方法可以分为基于信号的、基于知识的、基于模型的和基于数据的方法。其中，基于数据的方法，尤其是诸如深度信念网络（DBN）、生成对抗网络（GAN）以及深度强化学习（DRL）框架等深度学习技术，展现出了强大的捕捉复杂非线性关系的能力，并且近年来变得越来越受欢迎。然而，这些方法大多最初是在假设输入特征位于具有固定网格结构的欧几里得空间中开发的，其中变量之间的关系通过向量拼接或在规则域上进行卷积来隐式地编码。在这些表述中，变量之间的相互作用通常被视为独立或局部结构化的，这限制了明确表示复杂相互依赖关系的能力。 为应对这些挑战，武汉理工大学熊斌宇团队提出了一种优化的平滑图卷积网络（OS-GCN）用于解决 VRB 泵故障问题。与传统基于固定拉普拉斯平滑方法在所有节点和层上进行平滑处理的图卷积网络不同，所提出的这种方法引入了一个平滑因子（SF），用于控制特征传播的范围。这种机制能够灵活地平衡邻域信息的聚合与对具有区分性的节点特定特征的保留。在构建的关联图中，每个节点代表特定运行条件下的一组电压样本，而边则编码来自欧几里得距离（ED）的相似性关系。在消息传递过程中，所提出的OS-GCN允许每个节点从其邻居处获取信息，同时保留对区分泵故障类型至关重要的细微边界特征。通过调整 SF，可以有效减少过度邻域平均的影响，从而减轻过度平滑效应。除了算法设计之外，这项工作还表明基于图的表示学习非常适合VRB系统。所提出的基于ED的关联图提供了一种简单而有效的方法，能够捕捉在不同运行条件下电压信号之间的潜在关联，即便在数据有限的情况下也是如此。   图文解析 1.提出的基于OS-GCN的泵故障诊断框架 图2:基于OS-GCN的泵故障诊断框架 所提出的OS-GCN框架包含以下关键阶段。 步骤1：从VRB测试平台收集的原始电压信号使用滑动窗口策略分割成重叠样本。这将时间序列数据转换为适合图构建的结构化输入矩阵X。 步骤2：基于ED构建关联图G，以捕捉不同故障条件下电压样本之间的相似关系。图2的“图构建”部分给出了一个示例。具体而言，每个节点代表一个电压样本，边表示 ED。 步骤3：通过引入SF来缓解过度平滑问题并保留与故障相关的具有区分性的特征来构建OS-GCN。 步骤4：初始化模型参数并根据不同的SF值评估预测性能。 步骤5：使用PSO通过最小化LOSS来优化SF。 步骤6：将数据集X和G输入到OS-GCN模型中。 步骤7：执行图卷积操作以获得节点表示，并输出最终的故障分类概率。 在构建图的过程中，每个节点对应于在不同运行条件下（包括正常运行状态和各种泵故障状态）的电压样本。边的定义基于样本之间的相似性关系。边是基于电压的相似性来定义的。在多传感器系统中，每个传感器或变量都可以被建模为一个节点，而边通常基于相似性度量（例如ED或相关性）、物理连接或先验知识来定义。对于时间相关的数据，图的构建可以扩展为时态空间图，它能够捕捉变量之间的相互关系和时间动态。基于上述考虑，选择基于ED的方法来构建边，这提供了一种简单且基于数据的方式来表征样本的相似性。这种样本级别的图使模型能够捕捉不同运行条件之间的内在关系，从而用于故障诊断。   2.实验研究 为了验证所提出模型的准确性，构建了一个VRB实验测试平台，如图 5 所示。该平台由三个主要组件构成：电池测试系统、上位机和单电池VRB系统。上位机提供控制指令并可视化收集到的数据。电池测试系统（Neware BTS 7.6X）将接收到的控制指令转换为电信号，并将其传输到电池，同时收集电压和电流数据。它们通过局域网（LAN）连接。单电池VRB系统（由武汉之升新能源有限公司提供）由 VRB 电堆（Nafion

第一作者：罗正刚 通讯作者：刘涛 通讯单位：武汉科技大学 成果简介 全钒液流电池（VRFB）中，质子交换膜（PEM）需同时具备高质子传导率和低钒离子渗透性。磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜因成本低、机械性能好而备受关注，但其长期面临质子传导率与钒离子渗透性之间的此消彼长（trade-off）难题。针对这一瓶颈，武汉科技大学刘涛团队提出通过调控多巴胺聚合环境来优化多壁碳纳米管（CNTs）界面结构的策略。分别在酸性（pH=4.32）和碱性（pH=8.50）条件下于CNTs表面聚合多巴胺（PDA），得到CNTs@mPDA和CNTs@PDA，并将其掺入SPEEK基体制备复合膜。实验结果表明，酸性聚合条件下获得的PDA涂层更均匀、更薄且聚集程度低，显著改善了CNTs在SPEEK中的分散性和界面相容性。最终，SPEEK/CNTs@mPDA复合膜实现了质子传导率123.46 mS·cm-1、面电阻0.08 Ω·cm2，同时VO²⁺渗透率低至3.24×10-7 cm2·min-1，离子选择性高达38.01×104S·min·cm-3，在所有对比膜中最高。在VRFB单电池测试中，该膜在160 mA·cm-2电流密度下能量效率（EE）达到87.7%，在80 mA·cm-2下循环100次后容量保持率超过86%，并可稳定运行300次以上。这项工作系统揭示了聚合环境对PDA改性CNTs界面结构的调控作用，为平衡质子传导与离子选择性提供了简便有效的策略。 相关成果以“Balancing proton conductivity and vanadium-ion permeability in SPEEK membranes using acid-polymerized polydopamine-coated carbon nanotubes”为题发表在Chemical Engineering Science期刊上。 感谢武汉科技大学张一敏&刘涛团队（第一作者：罗正刚博士）供稿！ 本文所用 螺栓型液流单电池测试夹具（LSB-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 全钒液流电池（VRFB）凭借其能量和功率解耦设计、快速响应、长循环寿命以及优异的安全性，被公认为大规模储能领域最具前景的技术之一。在VRFB系统中，质子交换膜（PEM）起着关键作用：它不仅要传导质子以完成电化学反应，还必须有效阻止不同价态钒离子的交叉渗透。膜的离子选择性不足会导致电解液失衡、自放电和容量衰减。因此，开发具有高质子传导率、低钒离子渗透性和良好化学稳定性的PEM仍是VRFB商业化的核心挑战。 全氟磺酸膜（如Nafion）虽然质子传导率和化学耐久性优异，但其钒离子交叉严重、成本高昂，且含氟聚合物引发环境担忧。为此，非氟碳氢基膜受到越来越多的关注。其中，磺化聚醚醚酮（SPEEK）因良好的机械性能和热稳定性被视为有前途的替代材料。然而，SPEEK膜通常面临质子传导率与钒离子渗透性之间的内在矛盾：提高磺化度可以增强质子传输，但也会增加吸水率和钒离子交叉；降低磺化度虽然抑制了交叉，却牺牲了传导率。如何协调质子传导通道与严格控制钒渗透性，已成为SPEEK基膜的关键瓶颈。 引入功能性填料构建复合膜是改善离子选择性和尺寸稳定性的有效策略。多壁碳纳米管（CNTs）因其高长径比、优异的力学性能和一维纳米结构，被广泛研究作为PEM中的增强填料。CNTs能够在聚合物基体中形成稳定的纳米网络，有效抑制过度溶胀并改善机械完整性。同时，其独特的一维结构可以诱导膜在其周围形成长程有序的质子传导通道，提供互联的质子传输路径。然而，CNTs的强疏水性和易团聚倾向导致其在磺化聚合物基体中分散性差、界面相容性弱，限制了性能提升。 对CNTs进行亲水性聚合物表面功能化是改善其分散性和界面相容性的有效策略。其中，受贻贝粘附化学启发的聚多巴胺（PDA）因其普适的粘附能力和丰富的官能团（羟基、胺基）而备受关注。已有研究将PDA改性SPEEK膜或PDA包覆CNTs填料用于VRFB，并证实了离子选择性和循环稳定性的提升。然而，传统PDA涂层通常在碱性条件下通过多巴胺聚合形成，这常常导致不可控的氧化、过量的PDA沉积以及部分活性官能团的消耗。这种非均质的PDA层可能会阻碍高效的质子传输，限制有效的界面调控。最近的研究表明，多巴胺的聚合行为可以通过调节反应环境（尤其是pH值）来调控。特别是，酸性聚合条件可以抑制过度氧化，实现更可控的表面修饰。然而，酸性PDA聚合对CNTs表面改性的影响及其在SPEEK基VRFB膜中的应用潜力尚未得到充分探索。 基于此，武汉科技大学刘涛团队通过调控多巴胺聚合环境来调控CNTs的界面结构，为SPEEK基膜的界面工程提供了一种新策略。将酸性和碱性聚合路线下PDA包覆的CNTs掺入SPEEK基体中，系统比较了两种改性条件对填料分散性、界面相容性以及质子传导率与钒离子渗透性平衡的影响，并进一步评估了所得膜的理化性质和VRFB单电池性能。   图文解析 CNTs@mPDA与CNTs@PDA的形貌与结构表征 在酸性（pH=4.32，柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液）和碱性（pH=8.5，Tris-HCl缓冲液）条件下分别制备了CNTs@mPDA和CNTs@PDA。 TEM结果显示，原始CNT展现出光滑的管壁和开放端。在碱性条件下对PDA进行改造后（见图1（b）），可以观察到管径增大和不规则的表层，伴随着局部聚集的PDA特征，表明表面覆盖不均匀。相比之下，在酸性条件下制备的CNTs@mPDA（见图1（c））则表面相对光滑，没有明显的厚层覆盖或厚重的聚集结构。碳纳米管固有形态的保存，以及管端表面的密封，表明在酸性条件下表面修饰行为存在差异。这些可观察到的形态特征表明，酸性环境使表面修饰比碱性过程更均匀且聚集性较低。 图1. CNTs(a)、CNTs@PDA(b)和CNTs@mPDA(c)的透射电镜图 SEM分析进一步证实，原始CNTs（见图2a）表现出典型的管状结构，表面相对光滑，聚集有限。碱性条件下多巴胺聚合后，CNTs@PDA表面显著粗糙，伴随不规则颗粒沉积和聚集结构。而相比之下，在酸性条件下制备的CNTs@mPDA（见图2c）表面形态更为连续且聚集较少。单个纳米管轮廓仍清晰可辨，表面覆盖如薄膜，且无明显颗粒积聚，表明表面形态相较CNTs@PDA更均匀。 图2. CNTs(a)、CNTs@PDA(b)和CNTs@mPDA(c)的扫描电镜图 XPS分析（图3a–c）显示，所有改性CNTs均出现C 1s、O 1s和N 1s信号，证实了含氮和含氧官能团的成功引入，其中CNTs@mPDA的N 1s信号强度相对较弱，这可能反映了酸性聚合条件下PDA衍生的氮物种在表面分布或暴露程度有所不同；高分辨N 1s谱中位于399.64 eV和401.82

第一作者：舒宇&俞晔轩 通讯作者：黄健航&王永刚 通讯单位：浙江师范大学&复旦大学 DOI：10.1039/D6EE01772J 成果简介 本研究开发了一种具有高耐寒性的酸性Mn-Sn液流电池，成功突破低温限制，可在前所未有的−45°C条件下稳定运行。该体系利用H+和Ti4+之间的协同作用，有效地破坏了水分子间的氢键网络，并显著提升了Mn3+/Mn2+氧化还原反应的可逆性。同时，结合具有高反应动力学和低温可逆性的Sn2⁺阳极电解液，Mn-Sn ARFB在−25°C下可提供约1.5V电压，能量密度达33Wh L⁻1，循环寿命达4250小时（>177天），CE达99.98%。当温度进一步降至−45°C时，该电池仍能在800小时（>33天）内保持稳定循环性能，EE高达约81%，展现出在低温储能领域的广阔应用潜力。 感谢浙师大黄健航团队（第一作者：舒宇）供稿！ 本文所用 分体式液流电池电堆 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 液流电池的性能受到工作温度的严重限制，尤其是在寒冷气候地区。低温会显著降低氧化还原反应的动力学、氧化还原物种的溶解度以及电解质和膜的离子扩散速率，从而明显降低能量/功率密度、CE、循环性能和运行安全性。例如，为避免钒物种沉淀，全钒氧化还原液流电池的工作温度应限制在10-40°C范围内。尽管部分研究提出添加剂和混合酸电解质可改善低温下的性能，但在0°C以下仍难以实现稳定运行。 为突破水性液流电池的低温局限，目前已有多种低温液流电池体系（如：杂多酸-钒液流电池、低温锌溴电池、低温锌铁电池等）被开发，但水性液流电池在−20°C以下运行仍面临关键挑战，尚不足以满足寒冷地区（<−40°C）的应用需求。因此，至关重要的是开发在低温（−40°C以下）条件下具有可靠性能的水性液流电池系统。   图文解析 1.低冰点酸性锰基电解质的设计 图1.适用于低温环境的锰基阴极电解液设计 在正极液设计中，研究团队以MnSO4、Ti(SO4)2和H2SO4构建酸性Mn基电解液。1 M MnSO4电解液凝固点为-25 ℃，加入3 M H2SO4后电解液的凝固点降至-53℃，而加入Ti(SO4)2后的1Mn + 1Ti + 3H电解液凝固点进一步低于-100℃。即使将Mn和Ti浓度提高至1.5 M，电解液在-65 ℃下仍未出现盐析。电导率测试表明，1Mn + 1Ti + 3H电解液在-50℃下仍保持36.2 mS cm⁻1，1.5Mn + 1.5Ti + 3H电解液在-50℃下也达到27.9 mS cm⁻1，为低温条件下的离子传输提供了基础。   2.H+与Ti4+协同作用增强Mn³⁺/Mn²⁺氧化还原电对可逆性 图2.酸与钛添加剂对Mn³⁺/Mn²⁺氧化还原化学反应的协同效应 研究人员分别对比了仅添加H+、仅添加Ti4+和同时添加H+与Ti4+的锰基电解液可逆性。使用0.2Mn+3H电解质与0.2Mn+0.4Ti电解质所组装的电池均表现出较低的CE<98%，且在循环过程中CE和EE均不断下降。然而，同时添加H+和Ti4+的电池（0.2Mn+0.4Ti+3H电解质）在60mA cm⁻²下，在100次循环中始终保持极高的平均CE（约99.8%）和EE（约87%）。 使用0.2Mn+3H或0.2Mn+0.4Ti电解液所组装的液流电池循环后，其碳毡表面生成了大量不溶性MnO2，这说明无论是单独使用质子还是钛添加剂，均无法有效抑制Mn3+的歧化反应。与之形成对比的是，使用同时含有H+和Ti4+电解液的电池在循环后未观察到“死锰”现象。并且电解液在首次循环和第50次循环中，在充电状态下均呈现酒红色，而在放电状态下则恢复透明，表明酸与钛添加剂的协同作用能显著抑制Mn3+的歧化反应，并改善Mn3+/Mn2+的氧化还原过程。   3.适用于低温环境的高度可逆性锡分析物 图3.锡基阳极电解液及精炼沉积锡颗粒的低温性能

第一作者：侯艳博 通讯作者：韩青松 通讯单位：内蒙古工业大学 成果简介 全钒液流电池（VRFB）兼具安全性高、可扩展性好和适合大规模储能等优点，但双极板流道结构会同时影响电解液传质、极化损失及系统泵耗。本研究提出一种新型凹陷梯形蛇形流道（concave trapezoidal serpentine channel，CTSC），在保持流道顶宽和横截面积一致的前提下，与梯形和半圆形流道开展对比。基于三维稳态流动—传质—电化学耦合模型，并结合单电池实验验证，模型在SOC=0.35时最大放电电压偏差仅为2.37%。结果表明，CTSC可同时实现更低充电电压、更高放电电压和更小极化损失；相较梯形流道，压降和泵功分别降低2.53%–5.94%和2.53%–5.93%；相较半圆形流道，分别降低9.22%–11.04%和9.22%–11.03%。在考虑泵功修正后，CTSC在60–180 mA/cm2范围内始终保持最高电压效率，较梯形和半圆形流道分别提升1.36%–3.83%和1.91%–5.30%。 相关成果以“Cross-sectional shape optimization of flow channels in all-vanadium redox flow batteries: Acomparative performance study”为题发表在Journal of Energy Storage期刊上。 感谢内蒙古工业大学韩青松团队（第一作者：侯艳博）供稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析 近年来，矩形、梯形、半圆形以及渐变型流道等结构均被用于提升传质并降低流阻；同时，拓扑优化和机器学习辅助设计也逐步应用于VRFB流场开发。但现有研究更多聚焦于边界尺寸、壁面倾角或多级渐变形式，对于“兼具凹曲面与梯形轮廓”的复合截面系统研究相对有限。针对这一空白，作者提出CTSC流道，希望在强化电解液穿透与更新的同时，兼顾压降与泵功控制。   图文解析 1. 流道结构设计与模型验证 针对VRFB中双极板流道优化需求，作者在传统梯形与半圆形蛇形流道基础上提出CTSC，并在相同流道顶宽、横截面积及电极接触面积条件下进行公平比较。模型采用稳态、等温、层流、忽略重力及仅质子穿膜等假设，耦合了流体流动、物质传输、Brinkman方程和电化学反应动力学；通过网格无关性分析，最终选取约160万单元作为数值计算基准。实验方面，研究使用活性面积25 cm²的单电池，在35mL/min和60mA/cm2条件下对模型进行验证。 验证结果表明，数值模拟与实验充放电曲线吻合良好，SOC=0.35时最大放电电压偏差仅为2.37%。在同一SOC下，CTSC相较另外两种流道通常表现出更低充电电压和更高放电电压，说明该流道有助于减小充放电电压差并抑制综合极化，为后续性能提升奠定了基础。 图1. (a)全钒液流电池（VRFB）的结构组成与工作原理示意图 (b)网格无关性验证结果：不同网格数量下电池放电电压的变化 (c)全钒液流电池单电池实验测试平台示意图 (d)实验结果与数值模拟结果的充放电电压对比 (e)充放电电压随 SOC 的变化   2. 极化行为、压降与泵功的综合比较 在35mL/min入口流量下，三种流道的放电极化曲线均随电流密度增加而近似线性下降，但CTSC始终保持最高放电电压，表明其欧姆极化和浓差极化更小。在SOC扫描结果中，CTSC正、负极过电位在大多数SOC范围内更接近零值，说明流道截面优化有效改善了反应物补给和反应分布。 从水力性能看，随着入口流量由30增加至180mL/min，三种流道的压降与泵功均显著上升，但CTSC在整个流量范围内始终最低。与梯形流道相比，CTSC压降降低2.53%–5.94%，泵功降低2.53%–5.93%；与半圆形流道相比，上述降幅分别扩大至9.22%–11.04%和9.22%–11.03%。在180mL/min时，CTSC相对半圆形流道的压降和泵功降幅最大，均约11%。进一步引入泵功修正后的电压效率评价后，CTSC在60、90、120、150和180 mA/cm2下分别达到88.13%、83.24%、78.59%、74.22%和70.11%，展现出更优的“传质增强—辅助能耗控制”平衡。 图2三种流道截面下 VRFB 的极化曲线与电极过电位对比:(a) SOC = 0.5 时不同电流密度下的放电极化曲线；(b) 电流密度 60 mA/cm2时正、负极过电位随 SOC 的变化。 图3三种流道截面下压降与泵功的对比:(a) 压降随入口流量的变化；(b) 泵功随入口流量的变化。 图4基于泵功率的电压效率