在水系氧化还原液流电池aqueous redox flow battery (ARFB)的两种电解质之间建立pH差(pH解耦),使电池电压超过1.23V热力学水分解窗口,但酸碱交叉环境,会降低电池的效率和寿命。

今日,美国 哈佛大学(Harvard University)席大为Dawei Xi, Abdulrahman M. Alfaraidi,Roy G. Gordon, Richard Y. Liu & Michael J. Aziz等,在Nature Energy上发文,报道了使用弱酸性和弱碱性电解质来缓解酸碱交叉,在开路电压>1.7V的情况下,实现了高往返能量效率。
还实施了酸碱再生系统,以定期将电解质恢复到其初始pH值。在超过一周的稳定运行期间,组合系统表现出了每天<0.07%的容量衰减率、>85%的往返能量效率和约99%的库仑效率。成本分析表明,如果pH解耦水系氧化还原液流电池ARFB实现更高的电压输出和更低的电阻,则可以提高酸碱交叉的耐受性。
这项工作展示了,在高压pH解偶水系氧化还原液流电池ARFB中,提高寿命、速率能力和能量效率的原理,以及适用于pH解偶系统的pH恢复概念。
研究进展:液流电池 | Nature EnergyMild pH-decoupling aqueous flow battery with practical pH recovery. 
具有实用pH恢复的温和pH解偶液流电池。

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图1: 电池结构和电荷载流子迁移。


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图2:在外加电场下,通过阴离子交换膜anion exchange membrane,AEM/阳离子交换膜cation exchange membrane,CEM的质子/氢氧化物交叉通量。


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图3:高电压温和pH解偶电池的长期性能。


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图6:具有pH恢复的pH解偶水系氧化还原液流电池ARFBS。

文献链接
Xi, D., Alfaraidi, A.M., Gao, J. et al. Mild pH-decoupling aqueous flow battery with practical pH recovery. Nat Energy (2024).
https://doi.org/10.1038/s41560-024-01474-1
https://www.nature.com/articles/s41560-024-01474-1
本文译自Nature。
来源:今日新材料
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原文始发于微信公众号(今日新材料):研究进展:液流电池 | Nature Energy

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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