【期刊】中国石油大学（北京）徐春明院士&徐泉教授 GEE｜基于机理驱动的kW级长时低成本铁铬液流电池催化剂设计与应用

主要观点总结

本文主要介绍了一种新的低成本、长周期的铁铬液流电池（ICRFB）催化剂的设计和性能。通过向电解质中添加InCl3催化剂，提高了Cr 3+ /Cr 2+的氧化还原反应活性，并抑制了析氢副反应（HER）。制备的In/TCC电极表现出良好的电池性能，在140 mA/cm 2下的能效达到83.91%，并且可以进行充放电循环1000多次，每个循环的平均能效衰减率低至0.011%。文章还通过密度泛函理论解释了In催化剂的潜在机制。该研究为开发低成本、长循环寿命的ICRFB提供了一种有前途的策略。

关键观点总结

关键观点1: 新的催化剂设计

通过向电解质中添加InCl3催化剂，提高了Cr 3+ /Cr 2+的氧化还原反应活性，并抑制了析氢副反应（HER）。

关键观点2: 良好的电池性能

制备的In/TCC电极在140 mA/cm 2下的能效达到83.91%，可以进行充放电循环1000多次，每个循环的平均能效衰减率低至0.011%。

关键观点3: 密度泛函理论解释机制

文章通过密度泛函理论解释了In催化剂的潜在机制，包括其与碳材料的强吸附、对铬反应能垒的影响以及对析氢副反应的抑制作用。

关键观点4: 实际应用验证

将催化剂在0.8 kW ICRFB的四片堆上进行验证，能效高达83.53%，证明了该策略的实际应用前景。

文章预览

研究背景 近年来，铁铬液流电池（ICRFB）已成为一种理想的大型储能装置，具有广阔的应用前景。增强Cr 3+ /Cr 2+ 氧化还原反应活性和抑制析氢副反应（HER）对于ICRFBs的开发至关重要，并且需要新的催化剂设计。然而，阐明调节催化剂行为的潜在机制仍然是一个尚未解决的挑战。 在这里，我们展示了一种新的精确控制制备新的热处理碳布电极的方法，该电极具有低成本铟催化剂颗粒的均匀沉积。密度泛函理论分析表明，In催化剂对反应物具有显著的吸附作用，提高了Cr 3+ /Cr 2+ 的氧化还原反应活性。此外，H + 更容易被具有高迁移能垒的催化剂表面吸收，从而抑制HER的发生。组装的ICRFB在140 mA/cm 2 下的能效为83.91%，这种方法最大限度地减少了电沉积过程，并清除了工业长周期运行要求的最后障碍。ICRFB表现出非凡的长期稳定性，在1000次循环时每循环的 ………………………………