新闻资讯
第一作者:刘佳晔
通讯作者:叶纯纯,安全福
通讯单位:北京工业大学成果简介氧化还原液流电池(RFBs)在电网级储能领域具有变革性潜力,但其发展受限于离子交换膜(IEMs)难以兼顾高离子传导率与对氧化还原活性物质的有效选择性。传统的纳米相分离离子交换膜存在固有的性能权衡问题,而新兴的带电微孔聚合物膜尽管前景广阔,却因合成工艺复杂和生产成本高昂面临商业化壁垒。北京工业大学安全福教授团队提出一种简便的一步共聚策略,将刚性纳米孔形成单体、水合调控单体和离子传导单体整合到具有精确可调特性的微孔膜中。该膜具有相互连通的超微孔通道,兼具优异的尺寸稳定性、优化的水合网络和均匀分布的离子传导官能团,从而在实现快速离子传输的同时兼具卓越的离子选择性。当应用于蒽醌||亚铁氰化钾水系有机液流电池时,该膜展现出降低的电池内阻、提升的功率输出和显著减缓的容量衰减。
相关成果以“Ion-Selective...
第一作者:罗明达
通讯作者:迟晓伟/刘宇
通讯单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
成果简介
全铁液流电池(AIRFBs)因其低成本、能量/功率解耦及可控副反应等优势,成为长时储能领域极具前景的技术。然而,电解质的稳定性和交叉问题严重限制了其循环寿命。本研究中,中科院上海硅酸盐研究所刘宇/迟晓伟团队通过精细的分子裁剪,设计出一种新型配体2-羟基-1,3-丙二胺四磺酸钠盐(2-hydroxy-1,3-propanediamine...
第一作者:葛灵
通讯作者:刘涛
通讯单位:武汉科技大学成果简介电解液是钒氧化还原液流电池储能系统的核心组件之一。然而,由于其在高温下热稳定性较差且电极界面反应活性较低,阻碍了其商业化应用进程。本研究,武汉科技大学张一敏&刘涛团队通过实验与理论分析,系统探究了硫酸–磷酸复合酸体系钒电解液在宽温度范围内的基础性能,并重点突破硫–磷复合酸体系的高温极限。研究表明,硫酸–磷酸复合酸钒电解液在宽温区间展现出优异的理化性质和电化学性能,其密度与粘度均低于纯硫酸体系。在-20至60°C的温度范围内,该电解液运行稳定且无钒离子析出现象。核磁共振、X射线光电子能谱及密度泛函理论分析揭示了磷酸根离子与钒离子的配位作用,突显其对电解液稳定性的关键贡献。磷酸根离子的引入不仅促进了电解液与电极表面的界面反应,更通过配位效应明显提升了电解液在高温条件下的稳定性。
相关成果以“Research...
第一作者:张敏
通讯作者:付乾
通讯单位:重庆大学成果简介气体扩散电极(GDE)作为膜电极组件(MEA)反应器的关键组成部分,凭借其低欧姆电阻和优异传质性能,在大规模电催化二氧化碳还原(CO₂RR)中展现出广阔前景。然而,传统碱性或中性电解质体系中由OH⁻引起的碳酸盐化及析氢等问题严重制约了其工业化进程。采用酸性介质策略可有效缓解碳酸盐形成,但强质子环境也易导致析氢反应(HER)占主导,显著降低CO₂还原效率。本文,重庆大学付乾教授团队研究了在纯酸性条件下的MEA型CO₂RR性能提升策略。该研究通过配位相互作用与亲核取代反应,在催化剂表面构建了带有R₄N⁺官能团的交联聚电解质涂层。该涂层不仅提供正电荷以增强局部电场、稳定关键中间体,还显著提高了CO₂RR催化活性和选择性。进一步借助原位衰减全反射–表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)分析,研究揭示了聚电解质修饰对界面氢键网络的重构与增强机制,突出了聚电解质工程在优化酸性CO₂RR界面微环境中的重要作用。
相关成果以“Surface-immobilized...
第一作者:宁晶茵,杨坤龙
通讯作者:李彬
通讯单位:天津大学成果简介水系有机液流电池(AORFBs)有潜力促进大规模能源存储,有望解决太阳能和风能等可再生能源固有的间接性和不可持续性问题,并将其整合到电网中。具有氧化还原活性的蒽醌分子有潜力作为AORFBs有效且低成本的活性材料。氢键在分子的结构稳定性中起着重要作用,调节电解质中的氢键效应可以提升电池性能。在此,天津大学化工学院李彬团队报道了一种市售的蒽醌类天然药物分子,它通过氢键诱导实现了高性能的水系有机液流电池。循环伏安法表明,过量的给电子取代基会损害蒽醌衍生物的电化学稳定性。约0.1...
第一作者:李辰
通讯作者:陈永平,高崴
通讯单位:东南大学成果简介锌碘液流电池(ZIFBs)实际应用面临两大瓶颈:阴极处不溶性固态碘的积聚和阳极处锌枝晶的生长。虽然富卤化物电解液可解决前者问题,但阳极稳定性仍是主要障碍。本研究,东南大学陈永平团队在富卤化物电解液中引入双功能添加剂硫酸氨基葡萄糖(GS),GS通过置换配位水重构Zn2+溶剂化结构以加速沉积动力学,同时优先吸附于阳极表面形成贫水层,有效抑制副反应并引导Zn2+沿Zn(002)晶面均匀定向沉积。经测试,采用零过量阳极锌片与电解液的ZIFB展现出卓越耐久性,在40...
第一作者:杜俊彦
通讯作者:王丽君
通讯单位:北京科技大学成果简介钒液流电池(VRFB)被视为大规模储能的核心技术,其中电解液的浓度与稳定性直接影响系统能量密度与运行成本。然而,传统电解液体系普遍存在浓度低、稳定性差以及制备过程复杂等问题。在此,北京科技大学王丽君团队以 VOCl3作为钒源与内生氯供体,并与硫酸组合构建VOCl3-H2SO4电解液体系(2.7...
第一作者:陆全雄
通讯作者:宋先亮
通讯单位:北京林业大学成果简介木质素燃料电池由于其高能量转换效率和绿色环保而受到广泛关注。然而,木质素燃料电池由于催化剂成本高和发电效率低,限制了其实际应用。因此,本研究制备了由氮掺杂还原氧化石墨烯(NrGO)、硫和氮元素掺杂木质素以及铁酞菁(FePc)组成的三维复合催化剂。该催化剂对氧还原反应(ORR)表现出良好的催化活性,半波电位为0.81V,实现了四电子转移。催化剂还显示出更好的稳定性和抗甲醇毒性。将该催化剂应用于木质素液流燃料电池中,开路电压为1.23...
第一作者:李想
通讯作者:孙传禹 & 何冬青
通讯单位:哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院成果简介质子交换膜(PEM)是钒液流电池(VRFB)的核心部件,直接决定电池的能量效率、循环稳定性与成本控制。商用 Nafion 系列膜因高钒渗透性和高昂成本,难以满足 VRFB 大规模推广需求。本研究以磺化聚醚醚酮(SPEEK,磺化度74%)为有机基体,氧化锆(ZrO₂)纳米颗粒为无机填料,通过溶液浇铸法制备了一系列SPEEK-ZrO₂(SP-Z-X)有机–无机杂化膜。杂化膜厚度为50-100μm,较商用 Nafion...