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第一作者:杨家辉
第一作者单位:北京化工大学、国家能源集团科学技术研究总院(低碳院)
通讯作者:孙振宇&唐奡&谭心怡
通讯单位:北京化工大学&中国科学院金属研究所&北京理工大学成果简介大规模储能技术是破解可再生能源间歇性难题的关键支撑,但现有液流电池技术普遍受限于活性物质成本高、稳定性不足或环境友好性欠佳等瓶颈。北京化工大学孙振宇团队联合国家能源集团科学技术研究总院(低碳院)、中国科学院金属研究所等多家单位合作,开发了一种基于廉价金属铁(Fe)与储量丰富的稀土金属铈(Ce)的中性水系Fe-Ce氧化还原液流电池——其核心突破在于引入通用络合剂二乙烯三胺五乙酸(DTPA)。DTPA可同时高效络合负极侧的Fe和正极侧的Ce,不仅提升了Fe和Ce的电化学活性与稳定性,还因两侧使用相同配体而显著降低了配体穿梭和由渗透压差引起的水迁移问题。所构建的Fe-Ce...
第一作者:黑福前
通讯作者:张一敏
通讯单位:武汉科技大学
成果简介
为解决钒氧化还原液流电池(VRFB)中V2+/V3+反应动力学缓慢及严重析氢副反应的问题,武汉科技大学张一敏团队提出了一种基于石墨毡(GF)与铋(Bi)和氮(N)协同改性的策略。通过高温碳化处理,硝酸铋分解出的铋原子与2-甲基咪唑形成的氮反应,在GF界面处建立强界面Bi-N和Bi-C键。该过程构建出高活性的铋基复合电极(1BiGF),明显提升了V2+/V3+的活性,同时提高析氢电位,有效抑制析氢副反应。采用1BiGF作为负极的电池在220...
第一作者:王金平
通讯作者:王金平
通讯单位:南京工程学院能源与动力工程学院
成果简介
聚焦全钒液流电池在对称流量运行中电解液失衡与性能衰减的问题,创新性地通过实验研究了非对称电解质流量分布的影响。研究通过固定一侧流量、调节另一侧,构建了可控的流量与压力梯度。核心发现表明,适度的正极增强型非对称流量配置(160/112...
第一作者:苏居文
通讯作者:杨卫卫&安亮&屈治国
通讯单位:西安交通大学
成果简介
全钒液流电池(VRFBs)的商业化应用受限于电极反应动力学缓慢和传质阻力大等瓶颈。西安交通大学杨卫卫教授团队提出了一种温和酸性条件下的一步电化学氧化策略,成功制备了具有分级多孔结构的氮–硫共掺杂石墨毡(GF@N-S)电极。该研究创新性地实现了在碳表面同时进行原位磺化(-SO₃H)和胺化(-NH₂),构建了具有“微孔–介孔–大孔”分级结构和“N-S双活性位点”的电极界面。实验结果表明,GF@N-S电极展现出卓越的“三重协同效应”:N-S共掺杂显著降低了电荷转移电阻,优化的孔隙结构增强了传质能力,定制的电子结构加速了反应动力学。基于该电极的单电池在 300...
通讯作者:黄泽波博士、武龙星博士
通讯单位:桂林电子科技大学、安徽科技学院
成果简介
钒液流电池(VRFB)相对较低的功率密度仍是其进一步发展的关键瓶颈。作为钒液流电池功率单元的核心材料,提升石墨毡电极性能已成为实现高功率电池技术的有效策略。为改善石墨毡电极的活性,本研究采用实验验证法,系统探究了不同活化温度与时间条件下的电池性能参数,进而确定最优活化工艺。与以往研究仅聚焦400℃、未对活化时间进行系统优化的局限不同,本研究通过评估5种活化温度(300℃、350℃、400℃、450℃、500℃)与4种活化时间(24h、11h、7h、3h),明确了上述参数对钒液流电池性能的协同影响机制。实验在室温环境下开展,结果表明:400℃活化温度下,电池充放电性能、内阻特性、能量效率及容量保持率均获得显著提升,其中能量效率分别提高5.06%、5.94%、3.67%及4.72%。本研究最终确定“400℃*7h”为最优活化条件,并提供了相应性能数据,可为后续研究降低电极活化相关的研发成本提供支撑,同时为钒液流电池电极活化技术优化及性能提升提供了重要理论参考与实践指导。
相关研究成果以“Experimental...
第一作者:刘书畅
通讯作者:许伟聪&陈瑞华
通讯单位:天津大学先进内燃动力全国重点实验室
成果简介
在各类低品位余热回收技术中,热电化学循环(TEC)展现出卓越的热电转换性能,并能通过液流反应器实现连续热电转换。尽管活性材料已取得重大进展,但针对TEC关键充放电过程中的质量传递与电化学反应行为机制研究仍显不足,尤其在非等温充放电过程方面存在局限,这制约了性能的进一步提升。本研究建立三维多物理耦合模型,模拟非等温充放电过程中活性物质的流动与质量传递特性,分析通道尺寸、温度、电解液流速及电流密度对多孔电极内活性物质分布的影响。结果表明,充放电过程中的温差导致液流反应器内活性物质分布发生显著变化,这为不同温度下反应器流道的设计与选择提供了指导。在优化流道设计与操作条件下,当充放电温度分别为40℃和10℃时,TEC展现出1.44...
第一作者:彭仕琦
通讯作者:贺高红
通讯单位:大连理工大学
DOI:10.1002/aenm.71164
感谢大连理工贺高红团队(第一作者:彭仕琦)校稿!工作简介本研究提出了一种通过刚性侧链将电荷引入亚纳米通道中部的策略,并开发出一种名为QPAEPi-3的膜材料,在保持水分子和离子高扩散系数的同时构建了连续的氢键网络。同时,作者团队还同步设计并研究了无侧链(QPAEPi-1)及含柔性侧链(QPAEPi-2)的膜材料。实验结果显示位于远离孔壁处的电荷虽会降低水分子吸附量,但能诱导形成更接近体相水的氢键网络,从而提升水分子和离子的自扩散系数。该膜材料实现了氯离子最高导电率(30°C时达42mS...
第一作者:汪涛&杨果&崔铭锦&夏惠堂
通讯作者:丁煜&崔铭锦
通讯单位:南京大学&上海理工大学
成果简介
南京大学丁煜联合上海理工大学崔铭锦教授,展示了一种自充电有机氧化还原液流电池(SCFB),以解决固态反应动力学的局限性。利用液相氧化还原反应的快速动力学,实现了高充电速率,在8分钟内超快达到总容量的94%。通过使用催化剂来减少副反应,该液流电池可以稳定运行1600次循环。即使在-10...
通讯作者:孟凡成
通讯单位:中国科学院过程工程研究所成果简介针对全钒液流电池正极电解液在高温下易沉淀、传统添加剂难以兼顾热稳定性与电化学活性的关键问题,本研究提出了甲磺酸(MSA)与磷酸二氢铵(ADP)协同作用的双功能添加剂策略。该体系通过磷酸根络合与甲磺酸强质子化环境的协同效应,将45°C下V(V)电解液出现沉淀的起始时间从1天延长至10天。电化学测试表明,双功能添加剂显著提升了VO2+/VO2+氧化还原可逆性,降低了电荷转移电阻,扩散系数提高至6.54×10⁻7 cm2·s⁻1。单电池测试显示,在100...