記者21日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所研究員李先鋒團隊在溴基多電子轉移液流電池新體系研究方面取得新進展。團隊成功開發出一種新型溴基兩電子轉移反應體系，實現了長壽命鋅溴液流電池的概念驗證及系統放大。相關成果日前發表在學術期刊《自然-能源》上。
溴基液流電池依賴于溴離子(Br-)與溴單質(Br2)的氧化還原反應，具有資源來源廣、電極電勢高以及溶解度高等優勢。然而，在充電過程中產生的大量Br2會嚴重腐蝕電池材料，顯著降低電池的循環壽命。這對電池材料的耐腐蝕性提出了更高的要求，并進一步推高了電池成本。傳統溴絡合劑雖然在一定程度上可以緩解腐蝕問題，但其形成的分相結構往往導致體系均勻性差，增加了系統復雜性。
為解決這一難題，團隊開發出一種新型溴雙電子轉移反應路徑。通過在溴電解液中引入連接吸電子基團的胺類化合物作為溴清除劑，他們發現電化學反應中產生的Br2可以轉化為溴代胺類化合物，有效降低溶液中Br2的濃度。與傳統的單電子轉移方法(Br-到Br0)不同，該反應實現了從Br-到Br+(溴代胺類化合物)的雙電子轉移，顯著提高了電池的能量密度。同時超低的Br2濃度大幅度降低了電解液腐蝕性，提高了電池壽命。
研究團隊進一步將這一新反應應用于鋅溴液流電池。實驗表明，采用廉價且耐腐蝕性較差的SPEEK(磺化聚醚醚酮)膜，電池仍可實現長期穩定運行。在放大至5kW級的系統測試中，該電池在40mA cm-2的條件下可以穩定運行超過700個循環，總壽命超過1400小時，能量效率超過78%。
責任編輯：陸迪
