液流電池是一種新型的能源存儲技術，它通過將電能轉化為化學能，然后再將化學能轉化回電能來實現(xiàn)能量的儲存和釋放。液流電池的主要特點是能量密度高、壽命長、可重復充放電，并且具有較高的安全性。
近日，某研究團隊在新型低成本鐵基液流電池儲能技術研究領域取得了令人振奮的新進展。這項研究的突破性發(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路線中，液流電池儲能技術備受關注。其中，以全釩液流電池為代表的液流電池儲能技術具有很高的應用潛力。這項技術不僅本質安全，還具備可靈活部署的特點，因此成為長時儲能技術中的首選電化學儲能技術路線。研發(fā)低成本液流電池新體系、新技術，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，有效避免了正負極交叉污染，但受制于鐵負極電化學反應可逆性差的制約，現(xiàn)有性能無法滿足應用要求。
為此，研究人員通過在電極界面進行金屬刻蝕處理，使得電極纖維表面富含缺陷結構，有效調控了鐵離子在電極界面的沉積反應成核特性，促進了鐵沉積反應均一性及氧化還原反應動力學，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機制及鐵沉積過程演化規(guī)律。
在此基礎上組裝的全鐵液流電池實現(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。研究結果證明，電極界面優(yōu)化設計可有效提升鐵負極性能，為實現(xiàn)全鐵液流電池高效穩(wěn)定運行提供了新途徑。
研究還發(fā)現(xiàn)，電極設計策略有效提升了全鐵液流電池的循環(huán)性能指標，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)的低溫運行仍難以實現(xiàn)。弱化水分子間相互作用、降低電解液凝固點，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，將電解液凝固點有效降低到-20℃以下，協(xié)同提升了鐵負極電化學可逆性，首次實現(xiàn)了全電池在-20℃低溫條件下穩(wěn)定運行100小時。研究結果為寬溫域全鐵液流電池技術產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應用推廣奠定了技術基礎。
這一研究為全鐵液流電池技術在低溫環(huán)境下的應用提供了重要的支持。未來，我們可以期待在寒冷地區(qū)廣泛推廣和應用這一高效、環(huán)保的儲能設備，為當?shù)氐哪茉创鎯屠锰峁└玫慕鉀Q方案。此外，這項研究也為其他液流電池技術的開發(fā)提供了借鑒和啟示，為未來能源存儲技術的發(fā)展做出了重要貢獻。
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