新闻资讯

第一作者：刘玉竹 通讯单位：南京大学 通讯作者：金钟 【成果简介】   水相氧化还原液流电池（ARFB）在大规模储能方面具有巨大的潜力。最近，对水相液流电池的研究已经转向具有氧化还原能力的水溶性有机分子，以减少矿物资源的使用。有机化合物的化学和电化学稳定性受其官能团和反应位点的影响很大。在这项研究中，我们提出了一个低成本的合成O-烷基羧酸官能化的衍生物的2，3-二羟基吩嗪，即吩嗪–（2，3-二基）二氧二丁酸（DBEP）和吩嗪–（2，3-二基）二氧二乙酸（DAEP）作为电解质，并表现出良好的可逆性和高的氧化还原动力学。通过一系列的表征，为阐明DAEP和DBEP的容量衰减机理提供了证据。类似于用烷基链官能化的蒽醌，用乙酸修饰的DAEP的主要降解机理是由于侧链损失。较长的侧链更稳定，可以承受长期的电化学反应。丁酸修饰的DBEP具有良好的上级化学和电化学稳定性。我们的研究结果表明，合理的分子设计和合适的膜，如碱性ARFB的基础上DBEP电解质，亚铁氰化钾（K4Fe(CN)6），和磺化聚（醚醚酮）膜，在50...

一、研究背景   现如今的国际形势，越来越重视清洁能源的发展，以太阳能和风能发电为基础的可再生能源逐渐成为当今社会的主要能源。然而，可再生能源的间歇性对电网的持续供电提出了严峻要求。目前，储能技术是实现可再生能源的高效利用和维持电力系统稳定运行的桥梁。氧化还原液流电池（RFB）因其寿命长、安全性好等特点被认为是MW级电力储存的最佳选择之一，其中，铁铬液流电池（ICRFB）是历史上第一个真正意义上的液流电池，以廉价、丰富的铬和铁作为活性物质，与其他种类的液流电池相比，是一种极具成本效益的储能系统。然而，ICRFB的实施必须解决Cr3+/Cr2+动力学缓慢和抑制竞争HER的问题。石墨毡（GF）由于其良好的导电性、稳定性、高比表面积、孔隙率和耐腐蚀性而成为ICRFB电极材料的首选，但GF也存在亲水性差、电化学活性不足、可逆性低等缺点。为了避免这些问题，对GF电极表面进行了修改，从而提高了ICRFB的性能。   二、工作简介  ...

第一作者：房文生、郭巍、陆瑞虎 通讯单位：中国科学技术大学、奥克兰大学、华中科技大学 通讯作者：姚涛、王子运、夏宝玉 【成果简介】   电解将二氧化碳(CO2)减少并转化为有用的化学物质，原则上可以为更可持续和碳中和的未来做出贡献。然而，将其发展成一个强大的过程仍然具有挑战性，因为有效的转化通常需要碱性条件，其中CO2沉淀为碳酸盐，这限制了碳的利用和系统的稳定性。物理洗涤、脉冲操作和使用偶极膜等策略可以部分缓解这些问题，但不能完全解决这些问题。因此，在不形成碳酸盐的酸性电解液中进行二氧化碳电解被认为是一种更可行的解决方案。在这项工作中，作者开发了一种质子交换膜系统，该系统在源自废铅酸电池的催化剂下将CO2还原为甲酸，其中晶格碳活化机制起重要作用。当CO2还原与氢氧化耦合时，甲酸的法拉第效率超过93%。该系统与启动/关闭过程兼容，在电流密度为600...

第一作者：刘玉竹 通讯单位：南京大学 通讯作者：金钟 【成果简介】   水性有机液流电池（AORFB）作为基于过渡金属离子的液流电池的替代物已经获得关注。官能团和修饰位置的升级对于调节有机物的氧化还原电位、溶解性和稳定性至关重要。在此，本文介绍了高性能的碱性AORFBs使用3-（2-氯-1，4-萘醌-3-基氨基）丙酸（3-AFNQ），一种水溶性氨基酸基团在3-位的仿生萘醌两性离子。类似于天然氨基酸，3-AFNQ是具有不对称电荷分布的两性离子。氨基酸基团和水分子之间的氢键增强了水溶性。3-AFNQ的合理分子设计可防止烯醇–酮互变异构化，确保其用作电解质时具有高可逆性、良好的氧化还原动力学和稳定性。基于3-AFNQ电解质的AORFB在高浓度下表现出每天0.39%的容量衰减速率。这些结果强调了合理的分子设计对于避免分子降解和扩大萘醌衍生物在AORFBs中的潜在应用的重要性。相关成果以“Biomimetic...

第一作者：黄泽波 通讯作者：谢兴、刘阳升 通讯单位：桂林电子科技大学机电工程学院 【成果简介】 全钒液流电池 (VRFB) 被广泛认为是解决可再生能源间歇性问题，实现“碳中和”目标最有效解决方案。然而，由于副反应导致的容量损失，使得电池的整体性能受到不利影响，因此限制了其在大规模储能系统中的广泛使用。该文提出了一种有效的方法，旨在通过采用适当的截止电压来减少副反应和缓解容量衰减。实验主要围绕VRFB性能指标的测试，包括电池的充放电能力、内阻、容量保持率和效率。结果表明，将充电截止参考电压设置为1.65V时，60次循环后电池容量率为61.76%。当充电截止电压分别增加0.1V和0.15V时，电池容量保持率对应减少1.74%和5.16%。研究表明考虑副反应对电池容量影响的重要性，并已验证该方法可显著提高VRFB的整体性能。   【研究背景】  ...

【研究背景】   钒氧化还原液流电池（VRFB）已成为一种极具潜力的大规模储能技术，具有效率高、响应时间快、安全性能强、设计能力适应性强等显著优势。这些特性使 VRFB 非常适合满足将可再生能源纳入大规模电网系统的需求。质子交换膜（PEM）是...

第一作者：柴宇惟 通讯作者：曲大为 通讯单位：吉林大学 【成果简介】   流场优化是提高钒液流电池 (VRFB) 性能的重要途径，其重点是改善电解质均匀分布，同时最大限度地减少泵损。在该研究中，通过在VRFB中引入不同的流型，提出了一种不同于广泛使用的蛇形流场和叉指流场的新型双螺旋流道设计。通过调整新流道上的进出口位置，可以实现两个流场，即进口在中心的双螺旋流场...

第一作者：强也 通讯单位：清华大学 通讯作者：赵雪冰 【成果简介】   以空气为氧化剂在低温下高效氧化5-羟甲基糠醛（HMF）制备2，5-呋喃二羧酸（FDCA）仍然具有挑战性。受电子载体介导的活细胞呼吸电子传递链（ETC）的启发，清华大学赵雪冰团队成功构建了人工ETC，并将液流燃料电池（LFFC）转化为柔性反应器，在温和条件下高效氧化HMF以产生FDCA。该LFFC反应器采用电沉积改性的泡沫镍作为阳极以促进HMF氧化，并采用（VO2）2SO4作为阴极电子载体以促进电子传递到空气中。通过选择阳极催化剂、调节外部负载和改变阴极电子载体或氧化剂，可以容易地控制反应速率。室温下的最大功率密度为44.9...

第一作者：强也 通讯单位：清华大学 通讯作者：赵雪冰 【成果简介】   清华大学赵雪冰团队成功将液流燃料电池用于在室温下将5-羟甲基糠醛（HMF）高效转化为2，5-呋喃二羧酸（FDCA）的化学反应器，并同时输出电能。通过电沉积的方式对泡沫镍表面改性(Co-P@NF阳极）,由于泡沫镍（NF）的极化电阻降低和电化学活性面积增加而显著提高HMF的氧化活性。通过多种实验设计与表征证实，用于HMF氧化的阳极活性物种实际上是NiOOH而不是钴。最终，使用（VO2）2SO4作为阴极电子载体，在室温下获得38.9mW/cm2的峰值功率密度，HMF转化率为100%，FDCA得率为89.0-93.4%。经过6批HMF投加后，FDCA累积浓度达到81.8g/L，总收率达90%。因此，在温和的条件下，以氧气（空气）作为最终氧化剂通过活性镍物种和阴极电子载体构建的电子传递链，，实现了FDCA的高效生产。相关成果以“Liquid...