​港城大AM：基于电子调控铋原子表面-孔界面的钒氧化还原流电池解耦活化与迁移

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​港城大AM：基于电子调控铋原子表面-孔界面的钒氧化还原流电池解耦活化与迁移
全钒氧化还原液流电池（VRFB）有望为利用可再生能源实现低成本和电网规模的电力存储提供途径。然而，高负载催化剂的传质和活化过程的相互作用使得驱动高性能密度 VRFB 具有挑战性。
​港城大AM：基于电子调控铋原子表面-孔界面的钒氧化还原流电池解耦活化与迁移
在此，香港城市大学Walid A. Daoud团队报道了一种表面-孔催化界面结构电极，以产生高性能的VRFB，其中的关键在于从原子尺度的催化表面到介孔到微米孔的活化和传输过程解耦。电子调节首次在VRFB中使用了单原子，在Mn3O4亚支架上产生了高活性的Bi原子暴露催化表面，加速了V3+/V2+转换，进一步阐明了内部机理。
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图1. Bi原子的结构和表面表征
总之，该功能界面在不对称 Bi-O-Mn 结构中容纳电子调节的原子 Bi 催化剂，加速 V3+/V2+ 转换。此外，相比传统的运输受限催化剂，介孔 Mn3O4 子支架，用于氧化还原活性物质的快速穿梭，从而使位点可及性最大化。
通过将该界面原位接枝到微米多孔碳毡（Bi1-sMn3O4-CF）上，实现了高性能液流电池，即使在400 mA cm-2的高电流密度下，也能产生76.72%的创纪录高能量效率，峰值功率密度为 1.503 W cm-2 ，超过了不含 Bi 催化剂的 sMn3O4-CF 电池（62.60%，0.978 W cm-2 ）。此外，该电池具有超过 1500 次循环的非凡耐用性，这标志着可持续 RFB 的重大突破。
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图2. 全电池性能
Decoupling Activation and Transport by Electron-Regulated Atomic-Bi Harnessed Surface-To-Pore Interface for Vanadium Redox Flow Battery, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202305415

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