來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)院》第3版 綜合
發(fā)布時(shí)間：2023-12-18
本報(bào)訊（見習(xí)記者孫丹寧）中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱大連化物所）研究員李先鋒、袁治章團(tuán)隊(duì)在堿性鋅鐵液流電池電解液研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)鋅活性物質(zhì)的配位結(jié)構(gòu)，揭示了其對(duì)鋅沉積的影響機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了堿性鋅鐵液流電池的高效穩(wěn)定運(yùn)行。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》。
儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要。鋅基液流電池是采用資源豐富的鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的一種電池，具有成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是分布式儲(chǔ)能的理想選擇，但其穩(wěn)定性仍受限于負(fù)極金屬鋅的不均勻沉積。
針對(duì)金屬鋅的不均勻沉積過(guò)程，團(tuán)隊(duì)從鋅基液流電池工作原理出發(fā)，前期通過(guò)膜材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)控膜與電極界面處熱、質(zhì)傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了鋅沉積過(guò)程的調(diào)控及鋅基液流電池性能的提升。該工作中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)在電解液中添加有機(jī)配體，實(shí)現(xiàn)了鋅活性物質(zhì)從溶液到電極界面的快速傳質(zhì)過(guò)程。在該設(shè)計(jì)中，有機(jī)配體作為橋梁，優(yōu)先與鋅活性物質(zhì)配位，再吸附于電極表面，形成定向的三維傳輸通道，從而實(shí)現(xiàn)了高度均勻且致密的鋅沉積形貌。
研究表明，堿性鋅鐵液流電堆在40mA/cm2的工作電流密度條件下穩(wěn)定運(yùn)行約700小時(shí)，庫(kù)侖效率達(dá)98.04%，能量效率為88.53%。此外，團(tuán)隊(duì)還與大連化物所研究員李國(guó)輝團(tuán)隊(duì)、研究員范峰滔團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬和原子力顯微鏡揭示了鋅活性物質(zhì)的絡(luò)合結(jié)構(gòu)及其對(duì)鋅沉積過(guò)程的影響機(jī)制。
該工作為解決鋅枝晶問(wèn)題提供了新思路，并對(duì)提高堿性鋅鐵液流電池運(yùn)行穩(wěn)定性、推進(jìn)其實(shí)用化進(jìn)程具有積極的促進(jìn)作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1039/D3EE02693K
以下是該媒體報(bào)道地址：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/12/377564.shtm?id=377564
