顆粒在線訊：隨著可再生能源技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)可在電網(wǎng)規(guī)模部署的長(zhǎng)期儲(chǔ)能技術(shù)的需求正日益增長(zhǎng)。在這方面，多硫化物-空氣氧化還原液流電池顯示出巨大的潛力。然而，多硫化物的穿梭效應(yīng)是一個(gè)重大挑戰(zhàn)?；诖?，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院Mengzheng Ouyang展示了一種全堿性多硫化物-氧化還原流電池（PSA RFB）系統(tǒng)，它使用水系PSOR/PSRR和堿性O(shè)ER/ORR作為負(fù)極和正極氧化還原對(duì)，具有極低的能源成本（~2.54 US$/kWh）。

本文要點(diǎn)：

1）對(duì)于雙膜電池的設(shè)計(jì)，研究人員在單個(gè)電池中采用了AEM和CEM，可有效減少(多)硫化物物種向空氣側(cè)半電池的穿梭。所提出的堿性PSA RFB在55 °C下，使用商業(yè)上可獲得的電極和膜，獲得了5.81 mW cm?2的最大功率密度，高于先前使用的最先進(jìn)的基于貴金屬催化劑和固態(tài)電解液的PSA RFB系統(tǒng)。

2）研究人員在這種堿性PSA RFB上進(jìn)行電流密度高達(dá)5 mA cm-2的充放電循環(huán)。結(jié)果顯示，在80個(gè)循環(huán)下，1 mA cm-2下的平均往返能效為40%。其能源成本和功率成本分別是以前最先進(jìn)的PSA系統(tǒng)的26%和20%。

3）研究發(fā)現(xiàn)，損失的效率主要?dú)w因于MnO2基空氣電極OER過(guò)電位的升高。因此，未來(lái)的研究需要集中在開(kāi)發(fā)更出色的電極，特別是高活性和可逆的空氣電極。此外，雙層膜結(jié)構(gòu)是一種減少多硫化物穿梭、降低總成本的有效設(shè)計(jì)方案。未來(lái)的工作需要開(kāi)發(fā)對(duì)多硫化物物種更具選擇性的離子交換膜，提高在堿性電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性，以及開(kāi)發(fā)不同RFB系統(tǒng)的雙膜結(jié)構(gòu)的潛力。

這項(xiàng)工作還將啟發(fā)PSA RFB系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和持續(xù)優(yōu)化，以滿(mǎn)足可再生能源發(fā)展對(duì)較長(zhǎng)期電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能需求。

文章鏈接：

Xia, Y., Ouyang, M., Yufit, V. et al. A cost-effective alkaline polysulfide-air redox flow battery enabled by a dual-membrane cell architecture. Nat Commun 13, 2388 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-30044-w

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30044-w