中國儲能網(wǎng)訊：近日，廈門大學化學化工學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展，相關研究成果以“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)模長時儲能技術，借助活性物質(zhì)的電化學氧化還原反應，實現(xiàn)化學能與電能之間的存儲及轉(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)模應用前景的新型液流電池技術路線。但多硫化物緩慢的電化學動力學會引起極化現(xiàn)象明顯加劇，導致能量效率和循環(huán)壽命下降。
基于此，陳嘉嘉教授課題組設計出一種具有三明治狀納米結構的二維有序介孔氮摻雜碳復合二硫化鉬（Meso-NC@MoS2）異質(zhì)結，以促進多硫化物的吸附并加速其緩慢的動力學。理論計算證實，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S42-解離并形成低階多硫化物。基礎電化學測試表明，在Meso-NC@MoS2電極上，水系多硫化物展現(xiàn)出最大反應動力學活性（反應速率常數(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可逆性。相較于純碳氈電極，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下完成。2020級博士生藍錦基、2023級博士生張曙和西南大學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基金（22441030、22393901、22021001、22272143）、國家重點研發(fā)計劃（2021YFA1502300）、中央高?；究蒲袠I(yè)務費（20720250005），表界面化學全國重點實驗室以及福建省自然科學基金（2024J01213135）的資助。
