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第一作者：杨弼凱 通讯作者：李海滨 通讯单位：上海交通大学 DOI：10.1016/j.cej.2026.178403成果简介商用 Nafion 膜存在制备成本高、钒离子渗透严重、减薄后力学强度不足等固有缺陷，为此本文提出一种融合膨体聚四氟乙烯（ePTFE）骨架增强与聚多巴（PDA）界面亲水改性的双重改性策略，制备厚度减薄的高性能复合膜 PEM–D，刚性 ePTFE 骨架能够抑制膜尺寸溶胀，聚多巴胺表面的酚羟基与氨基可和磺酸基团形成氢键以提升界面结合强度，有效解决传统超薄膜结构易破损的问题，该协同改性手段制备的超薄复合膜相较于厚度 50...

第一作者：王峄杰 通讯作者：黄康 通讯单位：南京工业大学 DOI：10.1016/j.ces.2026.124431 感谢南京工业大学黄康团队（第一作者：王峄杰）校稿！工作简介本文提出了一种针对ZIF-8的亚分钟级电化学沉积–碳化策略，可在碳毡表面快速构筑具有层级多孔结构、缺陷丰富的碳架构，从而优化碳毡电极的电子结构并提升其对钒氧化还原反应的催化活性。通过超快电化学沉积法制备的ZIF-8前驱体在后续热碳化过程中会发生配体分解和金属节点去除，形成相互连接的介孔结构，促进电解质渗透与传输，同时引入高密度拓扑缺陷及费米能级附近具有高电子态的不饱和碳位点。所得碳架构可通过可扩展的单步电化学路线均匀锚定于碳纤维上，兼具结构稳定性以及丰富且易于获取的活性位点，从而加速关键的VO2+/VO2+和V3+/V2+氧化还原反应。采用ZIF-8衍生碳电极的钒液流电池（VFB）在160mA...

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...

第一作者：王千禧 通讯作者：刘雅静&崔香 通讯单位：青海师范大学成果简介本研究针对中性锌基液流电池中锌负极 Zn2+/Zn 可逆性差、枝晶生长和析氢副反应等问题，提出了一种 D-天冬氨酸（D-Asp）电解液添加剂调控策略。通过将低成本 D-Asp 引入中性ZnCl2-KCl电解液中，利用其羧基和氨基的协同作用重构 Zn2+溶剂化结构，降低水分子配位比例，并实现对锌沉积界面的选择性吸附。基于机理发现，本文提出了一种两性离子配位策略以抑制枝晶。应用于中性锌铁液流电池后，电池在10...

第一作者：张慧萍 通讯作者：宋芃，安全福 通讯单位：北京工业大学成果简介先进的储能技术对于建立以可再生能源为中心的新电力系统至关重要。为了应对间歇性这一关键挑战，氧化还原液流电池（RFBs）对于实现稳定可靠的电力系统至关重要。本研究，北京工业大学安全福团队通过直接磺化法制备了磺化氧化石墨烯（SGO），并制备了SPIK/SGO复合膜，以提高水系有机氧化还原液流电池（AORFB）的电池效率。SGO中引入的磺酸基团（–SO3H）和含氧官能团（–OH）增强了膜的亲水性和保水能力，降低了离子传输势垒。同时，均匀分散在聚合物中的SGO形成了二维片层屏障，延长了氧化还原物质的扩散路径，降低了渗透速率。与Nafion...

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...

第一作者：张家庆 通讯作者：孙振宇&王宏刚&Edgar Ventosa 通讯单位：北京化工大学&石河子大学&北京低碳清洁能源研究院&University of Burgos成果简介水系全铁氧化还原液流电池因具有原料资源丰富、成本低、本征安全性高等优势，被认为是面向大规模储能的重要候选技术之一。然而，目前全铁液流电池面临负极电解液溶解度有限、稳定性不足以及跨膜渗透严重等问题，限制了其进一步发展。本研究，北京化工大学孙振宇教授团队报道了一种基于多膦酸配体二乙烯三胺五（亚甲基膦酸）（DTPMPA）的铁配位负极电解液Fe(DTPMPA)，并将其应用于碱性水系全铁液流电池体系。实验结果表明，Fe(DTPMPA)负极电解液溶解度为0.85...

第一作者：刘治坤 通讯作者：康鹏教授 通讯单位：天津大学成果简介全铁氧化还原液流电池（aqueous all-iron redox flow batteries，AIRFBs）具有良好的安全性与成本优势，是未来大规模储能的重要技术之一。然而，负极的非均匀Fe沉积、析氢反应以及腐蚀反应限制了AIRFBs的性能与耐久性。本研究发现将非离子型表面活性剂Brij...

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...