液流電池是一種新型的能源存儲技術(shù)，它通過將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化回電能來實(shí)現(xiàn)能量的儲存和釋放。液流電池的主要特點(diǎn)是能量密度高、壽命長、可重復(fù)充放電，并且具有較高的安全性。
近日，某研究團(tuán)隊(duì)在新型低成本鐵基液流電池儲能技術(shù)研究領(lǐng)域取得了令人振奮的新進(jìn)展。這項(xiàng)研究的突破性發(fā)現(xiàn)有望幫助解決可再生能源波動性和能源存儲方面的難題。
據(jù)了解，在諸多新型儲能技術(shù)路線中，液流電池儲能技術(shù)備受關(guān)注。其中，以全釩液流電池為代表的液流電池儲能技術(shù)具有很高的應(yīng)用潛力。這項(xiàng)技術(shù)不僅本質(zhì)安全，還具備可靈活部署的特點(diǎn)，因此成為長時儲能技術(shù)中的首選電化學(xué)儲能技術(shù)路線。研發(fā)低成本液流電池新體系、新技術(shù)，是解決現(xiàn)階段液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸問題的有效途徑。
研究發(fā)現(xiàn)，全鐵液流電池以低成本氯化亞鐵作為活性物質(zhì)，有效避免了正負(fù)極交叉污染，但受制于鐵負(fù)極電化學(xué)反應(yīng)可逆性差的制約，現(xiàn)有性能無法滿足應(yīng)用要求。
為此，研究人員通過在電極界面進(jìn)行金屬刻蝕處理，使得電極纖維表面富含缺陷結(jié)構(gòu)，有效調(diào)控了鐵離子在電極界面的沉積反應(yīng)成核特性，促進(jìn)了鐵沉積反應(yīng)均一性及氧化還原反應(yīng)動力學(xué)，并利用理論計算和仿真分析揭示了鐵離子在碳缺陷處的雜化作用增強(qiáng)機(jī)制及鐵沉積過程演化規(guī)律。
在此基礎(chǔ)上組裝的全鐵液流電池實(shí)現(xiàn)了每平方厘米80毫瓦的功率密度和250圈循環(huán)99%的電流效率，循環(huán)穩(wěn)定性有效提升了10倍。研究結(jié)果證明，電極界面優(yōu)化設(shè)計可有效提升鐵負(fù)極性能，為實(shí)現(xiàn)全鐵液流電池高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了新途徑。
研究還發(fā)現(xiàn)，電極設(shè)計策略有效提升了全鐵液流電池的循環(huán)性能指標(biāo)，但受水系電解液0℃凝固的制約，全鐵液流電池在高寒地區(qū)的低溫運(yùn)行仍難以實(shí)現(xiàn)。弱化水分子間相互作用、降低電解液凝固點(diǎn)，是解決上述問題的首要途徑。
為此，研究人員通過在溶液中引入極性溶劑，利用極性分子與氫鍵相互作用，成功弱化了溶液的水合氫鍵網(wǎng)絡(luò)，將電解液凝固點(diǎn)有效降低到-20℃以下，協(xié)同提升了鐵負(fù)極電化學(xué)可逆性，首次實(shí)現(xiàn)了全電池在-20℃低溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行100小時。研究結(jié)果為寬溫域全鐵液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用推廣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
這一研究為全鐵液流電池技術(shù)在低溫環(huán)境下的應(yīng)用提供了重要的支持。未來，我們可以期待在寒冷地區(qū)廣泛推廣和應(yīng)用這一高效、環(huán)保的儲能設(shè)備，為當(dāng)?shù)氐哪茉创鎯屠锰峁└玫慕鉀Q方案。此外，這項(xiàng)研究也為其他液流電池技術(shù)的開發(fā)提供了借鑒和啟示，為未來能源存儲技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
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湖南 - 長沙
2025年08月07日 ~ 09日
