新世代液体フロー電池のエネルギー貯蔵技術に関する研究の進展
最近、中国科学院金属研究所の腐食保護センターの腐食電気化学研究グループは、新世代の低コスト全鉄フロー電池のエネルギー貯蔵技術の分野で一連の重要な進歩を遂げました。 . 第一鉄イオンのレドックス反応メカニズムの深い理解に基づいて、研究者は負の フェ/Fe2+ の相変化反応を出発点として配位化学の設計戦略を提唱しました。錯化剤と極性溶媒の導入により、フェ/Fe2+析出溶解反応の可逆性と水素発生抑制が相乗的に改善され、低コストの全鉄フロー電池の効率的で安定した長サイクル動作が実現されました。全鉄フロー電池技術のボトルネックを効果的に打破し、関連する研究成果が ジャーナル の 材料 化学 A および 小さな に相次いで掲載されました。博士課程の学生であるSong Yuxiが論文の筆頭著者であり、トング Xuanが論文の代表著者でした。
全鉄フロー電池は、低コストで環境にやさしく、エネルギー密度が高い中性塩化第一鉄を活物質として使用しています。しかし、水素発生、加水分解、および鉄デンドライト クラスターの問題が鉄負極に存在し、鉄負極および全鉄フロー電池の長期サイクル安定性を深刻に制限します。この問題を解決するために、研究者らはクエン酸ナトリウムを塩化第一鉄水溶液に導入し、強力な配位子であるクエン酸がカルボキシル基と Fe2+ イオンの組み合わせによって安定した配位構造を形成し、水溶液中の Fe2+ イオンの固有の六水和物構造を変化させました (図1）、それにより加水分解を抑制し、還元プロセスでの水素発生反応を回避し、フェ/Fe2+析出溶解反応の可逆性を効果的に改善し、組み立てられた全鉄液流電池は、電流効率99.3%、エネルギー効率70%、300サイクルの高容量維持率100%を達成し(図2)、サイクル寿命を達成しました。 11倍に増えました。研究結果は、配位化学設計戦略が鉄カソードの固有の問題を効果的に改善できることを証明しており、これにより、全鉄フロー電池で鉄カソードの効率的な析出/溶解反応を達成する新しい方法が提供されます。関連する研究成果は、ジャーナル の 材料 化学 A, 2021, 9, 20354 に次のタイトルで掲載されました。300サイクルで70%のエネルギー効率と100%の高容量維持率(図2)を実現し、サイクル寿命は11倍になりました。研究結果は、配位化学設計戦略が鉄カソードの固有の問題を効果的に改善できることを証明しており、これにより、全鉄フロー電池で鉄カソードの効率的な析出/溶解反応を達成する新しい方法が提供されます。関連する研究成果は、ジャーナル の 材料 化学 A, 2021, 9, 20354 に次のタイトルで掲載されました。300サイクルで70%のエネルギー効率と100%の高容量維持率(図2)を実現し、サイクル寿命は11倍になりました。研究結果は、配位化学設計戦略が鉄カソードの固有の問題を効果的に改善できることを証明しており、これにより、全鉄フロー電池で鉄カソードの効率的な析出/溶解反応を達成する新しい方法が提供されます。関連する研究成果は、ジャーナル の 材料 化学 A, 2021, 9, 20354 に次のタイトルで掲載されました。"鉄の配位構造を調整することで、長寿命の高可逆性鉄アノードを実現 全鉄フロー電池".
配位化学設計戦略は、全鉄フロー電池のサイクル可逆性を改善する上で大きな効果を示していますが、鉄配位構造の酸化還元電位は高い結合エネルギーの下でシフトし、全鉄フロー電池の高出力特性をある程度制限します。この問題を解決するために、研究者はさらに極性基が豊富な極性溶媒 DMSO をアノード溶液添加剤として選択しました。これは、Fe2+ イオンの主な溶媒和シース リモデリングと Fe2+ イオンの好ましい結晶面成長を達成するのに役立ちます (図 3)。 、水素水和物イオンの水素発生反応を効果的に抑制し、平らな フェ (110) 結晶面上で Fe2+ イオンの優先的な核生成を促進し、最終的に均一でデンドライトのない鉄の堆積形態を形成します (図 4)。"すべての鉄流電池の高度に可逆的なFeアノードに向けた沈降シェルと方向付けられた堆積物の同様の規制".
