双途径氧化还原靶向催化作用提升基于溴的液流电池的电化学动力学性能

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Dual-Pathway Redox-Targeting Catalysis Promoting Electrochemical Kinetics for Bromine-Based Flow Batteries

溴基流电池阴极活性低和渗透严重制约商业化。本研究开发CoHCF@NC催化剂，通过Co3?/Co2?和Fe3?(CN)?/Fe2?(CN)?双对位协同催化提升电化学动力学，结合氮碳框架的电子传输优势，使电池在80 mA cm?2时能量效率达86.1%，200 mA cm?2时为65.3%，循环稳定性维持300次。该设计为增强溴基流电池性能提供新策略。

　　

基于溴的液流电池（BFB）具有高能量密度、固有安全性和低成本等诸多优点，因此在大规模储能领域具有很大的应用潜力。然而，溴阴极的活性较低且存在显著的渗透性问题，严重阻碍了其商业化进程。为此，研究人员设计了一种普鲁士蓝类似物Co₂Fe(CN)₆（CoHCF），并在其表面涂覆了含氮碳复合材料（CoHCF@NC），以催化溴阴极处的氧化还原反应。CoHCF中的Co^III/Co^II阳离子对以及Fe^III(CN)₆/Fe^II(CN)₆阴离子对均与Br₂/Br^–处于相同的氧化还原电位范围内，从而实现了双途径的氧化还原催化作用，显著提升了电池的电化学动力学性能。此外，源自ZIF的含氮碳（NC）框架为均匀嵌入其中的CoHCF催化剂提供了顺畅的电子传输路径。最终，采用CoHCF@NC催化剂的锌-溴液流电池在80 mA cm^–2电流密度下实现了86.1%的能量效率，在200 mA cm^–2电流密度下仍能保持85.3%的能量效率，并且在80 mA cm^–2