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      隨波逐流:深入研究儲能電池的電極

      導讀 作為一種電網規模的儲能系統,液流電池作為解決可再生能源波動和間歇性挑戰的一種手段而受到越來越多的關注。全釩氧化還原液流電池 (VRFB)...

      作為一種電網規模的儲能系統,液流電池作為解決可再生能源波動和間歇性挑戰的一種手段而受到越來越多的關注。

      全釩氧化還原液流電池 (VRFB) 因其高效率、可擴展性、安全性、接近室溫的操作條件以及獨立調整功率和能量容量的能力,已成為固定電網儲能的有前途的解決方案。氧化還原液流電池中的氧化還原反應發生在與電解質接觸的電極表面。對電極表面的任何修改都會影響電化學活性并影響電池的整體性能。

      為了延長 VRFB 的使用壽命,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的科學家和西北太平洋國家實驗室 (PNNL) 的合作者探索了碳電極的表面功能及其在電化學循環過程中的降解傾向。

      該團隊進行了基于碳 K 邊 X 射線吸收光譜 (XAS) 的實驗-理論耦合方法,以表征不同條件下制備的碳電極,并識別有助于獨特光譜特征的相關官能團。

      “我們的研究確定了碳電極上存在的活性物質,它們在決定其電化學性能方面發揮著至關重要的作用,”LLNL 研究員 Wenyu Sun 說,他是《ACS 應用材料與界面》雜志上發表的論文的第一作者。

      Sun 表示,XAS 是實驗的理想選擇,因為它是研究碳電極成分的一種特別強大的方法,因為它提供了元素特定的局部電子結構(因此也提供了鍵合環境)以及深度分析的能力,從而可以進行比較表面和本體電極的組成。

      在 LLNL 量子模擬小組的計算材料科學家、該論文的通訊作者 Sabrina Wan 的帶領下,該團隊進行了密度泛函理論 (DFT) 計算,以獲得功能化碳電極中存在的相關碳原子的 XAS 特征。與不同電荷狀態的釩氧化還原絡合物相互作用后。

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