Baterías de flujo de vanadio de alta densidad de bismuto de átomos únicos regulados de grafito

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de flujo de vanadio (VFB) son prometedoras para el almacenamiento de energía a escala de red.
• La baja densidad de potencia debido a la polarización electroquímica limita el rendimiento de VFB.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo material de electrodo para mejorar la densidad de potencia y la eficiencia de VFB.
• Investigar el mecanismo catalítico del bismuto monoatómico en las VFB.

Principales métodos:

• Fabricación de átomos individuales de Bi soportados por fieltro de grafito regulado por carbono dopado con N (Bi SAs/NC@GF).
• Caracterización electroquímica in situ y cálculos teóricos.
• Montaje y ensayo de celdas individuales VFB y una pila de 5 kW.

Principales resultados:

• Bi SAs/NC@GF exhibe una alta actividad electrocatalítica y estabilidad.
• La configuración Bi-N4 optimizada mejora los sitios activos y reduce la polarización.
• La célula única VFB logró una eficiencia energética del 81,1% a 240 mA cm-2, en comparación con el 70,5% para NC@GF.
• Una pila VFB de 5 kW funcionó de manera estable durante más de 400 ciclos.

Conclusiones:

• Los catalizadores de un solo átomo son efectivos para mejorar el rendimiento del VFB.
• Bi SAs/NC@GF ofrece una solución escalable para VFB de alta potencia y bajo costo.