在最近发表在《杂志》上的文章中ACS能量信，研究人员讨论了Zn-CE流量电池的复兴。还说明了双膜配置以实现极高效率的实用性。
学习：Zn-CE流量电池的复兴：双膜配置实现了前所未有的高效率。图片来源：illus_man/shutterstock.com
背景
就网格规模的储能而言，氧化还原流量电池（RFB）是最有竞争力的竞争者之一。已经探索了几对氧化还原夫妇，但是最受欢迎的基于锌和全瓦邦的RFB是最受欢迎的。高钒种的成本和低功率密度限制了VRFB的应用。锌 - 库（ZN-CE）RFB的开路电势（OCP）提供了增加放电电压的可能性，这对于高功率和能量密度有利。在Zn-CE RFB中，未解决的电解质不兼容的关键障碍导致异常低的库仑效率（CE）和次要循环性能，进步很慢。
可以通过使用阴离子交换膜（AEM）来解决不相容性问题，并分配类似阴离子42-， 不3-和Cl-作为电荷载体，尽管这些阴离子也与葡萄植物不相容。由于Zn-CE RFB的潜在窗口较大，危险气体（如否）X由于NO之间的侧反应，很可能在正电极下产生氯3-和Cl-。能量密度主要是由于CE的溶解度差而牺牲3+在这种情况下42，即使这样42-在这种环境下是化学稳定的。
关于研究
在这项研究中，作者讨论了特定分配的电荷载体的使用，这阻止了臭名昭著的H+通过使用带有离子蒸腾枢纽（ITHUB）的双膜细胞结构（ITHUB），通过使用双膜细胞结构来降低电解质不兼容。为了可视化离子分布并阐明电场调节方法的机制，对Theithub响应特征进行了有限元建模分析。由于系统工程，Zn-CE电池非常有效且稳定，该电池在20 mA cm时为电池提供了高排放电压高原为2.3 V-2，高能效率为60 mA CM时71.3％-2，在整个骑自行车中，创纪录的平均库仑效率为94％。
该小组为Zn-CE RFB提出了一个双膜体系结构，在那里，iThub分离了venolyte和posolyte。用3 m kch3所以3和一个导电间隔器，ITHUB在CE侧有一个AEM，朝Zn侧有一个CEM。在正电极，ce3+离子转化为CE4+充电过程中的离子，释放电子通过外电路传播。在中期，电化化锌电镀发生在负电极处。
研究人员使用K+和ch3所以3通过将CEM和AEM越过同时将CEM和AEM越过Zn和CE半元素来平衡电荷。氧化还原过程在放电期间逆转，这导致K+和ch3所以3返回iThub。在拟议的设置中，给出了与电解质兼容的离子，并给出了特定的电荷载体，并在Zn/H等不合作的物种之间实现了分离+和CE/CL。为了解决树突问题，使用了温和的酸性Zn电解质。保留了基于锌的电解质的高能密度特征。
观察
r你对于这三个细胞的顺序：GF细胞，S细胞和PM细胞。r你减少了29.89％，这表明GF细胞的损失较小。PM-Cell和S细胞有Rt值分别是GF细胞的16和5倍，这表明导电间隔物显着降低了ITHUB的电压损耗。由于增加了初始KCH，在ITHUB中产生了更高的离子电导率和更容易获得的荷3所以3从1.5到3 m的浓度，但以ITHUB中离子极化恶化为代价，从而导致更大的细胞极化。
深度充电持续时间增加，达到30 mA CM的75％充电（SOC）-2。虽然单膜Zn-CE细胞的CE为72.61％，这表明双膜排列在电解质解离中的效率，但获得的GFCELL FT和GF-CELL CE获得的CE大于95.5％，类似于Shallow的效率收费。在70％SOC时，记录了GF极化电池的曲线，并且显示出360.4 MW CM的峰值功率密度-2。
由于H的持续转移+从CE到Zn半细胞（引发氢进化反应（HE）），单膜细胞的CE显着低于GF细胞的CE，在随后的循环中降至87.33％。拟议的双膜Zn-CE细胞的平均CE和能源效率（EE）分别为94％和83％。
结论
总之，这项研究讨论了双膜Zn-CE RFB的发展。提出的单元表现出稳定且可重复的循环性能，从而恢复了Zn-CE RFB作为前瞻性高功率密度可充电电池的潜力。此外，阐明了离子运输室的响应特性。
作者提到，传导材料可以通过减少细胞极化来帮助局部电场的理论可以应用于具有众多膜或离子导体的其他系统。亚博网站下载
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参考
Xie，X.，Mushtaq，F.，Wang，Q。等。Zn-CE流量电池的复兴：双膜配置实现了前所未有的高效率。ACS能量信，7，3484-3491（2022）。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c01646
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