中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院陳嘉嘉教授課題組在水系多硫化物液流電池的研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“High-Power Polysulfide Redox Flow Battery via in Interfacial Electron Field on a 2D Mesoporous Heterojunction”為題發(fā)表于ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.5c09873）。
水系液流電池（RFBs）是一種具備本征安全屬性的大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，借助活性物質(zhì)的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)換。水系多硫化物液流電池憑借其高豐度、低成本、高溶解性和多電子轉(zhuǎn)移能力，使之成為具有大規(guī)模應(yīng)用前景的新型液流電池技術(shù)路線。但多硫化物緩慢的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)會(huì)引起極化現(xiàn)象明顯加劇，導(dǎo)致能量效率和循環(huán)壽命下降。
基于此，陳嘉嘉教授課題組設(shè)計(jì)出一種具有三明治狀納米結(jié)構(gòu)的二維有序介孔氮摻雜碳復(fù)合二硫化鉬（Meso-NC@MoS2）異質(zhì)結(jié)，以促進(jìn)多硫化物的吸附并加速其緩慢的動(dòng)力學(xué)。理論計(jì)算證實(shí)，MoS2和Meso-NC之間建立的定向電子傳輸通道加速了電子從Meso-NC@MoS2向S42-的轉(zhuǎn)移，有效促進(jìn)S42-解離并形成低階多硫化物?；A(chǔ)電化學(xué)測(cè)試表明，在Meso-NC@MoS2電極上，水系多硫化物展現(xiàn)出最大反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性（反應(yīng)速率常數(shù)提升3.2倍）與最小峰電位差（ΔEp降低至0.21 V），突顯了卓越的催化活性與反應(yīng)可逆性。相較于純碳?xì)蛛姌O，基于Meso-NC@MoS2的水系多硫化物液流電池充電過電位顯著降低約377 mV，并有效削弱電池極化。該電池在30天內(nèi)連續(xù)運(yùn)行3200次循環(huán)后，仍保持112 mW cm-2的峰值功率密度及99.9%的庫倫效率。
該工作是在陳嘉嘉教授指導(dǎo)下完成。2020級(jí)博士生藍(lán)錦基、2023級(jí)博士生張曙和西南大學(xué)楊樂副教授為論文的共同第一作者。碩士生陳春君、鄔輝磊和工程師馮柳賓、安冬麗參與了部分研究工作，該工作得到國家自然科學(xué)基金（22441030、22393901、22021001、22272143）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFA1502300）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（20720250005），表界面化學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及福建省自然科學(xué)基金（2024J01213135）的資助。
