長いサイクルと高効率の全鉄レドックスフロー電池のための鉄ケラートの分子調整

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• エネルギー貯蔵

背景:

• 全溶性全鉄酸化還元流電池 (AS-AIRFB) は,低コストで長期にわたるエネルギー貯蔵を約束しています.
• 不安定なFe2+/3+-リガンドケラートによる電解質のクロスオーバーはAS-AIRFBのサイクル安定性を制限する.
• 安定したケラートの開発はAS-AIRFB技術の進歩に不可欠です.

研究 の 目的:

• AS-AIRFBでFe2+/3+ケラートを安定させるための新しいリガンドを設計する.
• AS-AIRFBのサイクル安定性,エネルギー効率,電力密度を向上させる.
• 高性能AS-AIRFBのための新しい分子構成戦略を確立する.

主な方法:

• 新しいリガンド,2-ヒドロキシ-1,3-プロパネディアミンテトラ硫酸ナトリウム塩 (HPDTS) を設計した.
• Fe2+/3+のリガンド構造とケラート構成を調査した.
• バッテリーの性能と安定性を評価する電気化学試験を実施した.

主要な成果:

• HPDTSは安定した,対称的なヘクサコーディネートFeケラートを形成し,副作用と電解質の交差を抑制します.
• 記録的なエネルギー効率 (200 mA cm-2) と電力密度 (446.9 mW cm-2) を達成した.
• クーロンビック効率99.25%とAIRFBサイクル6500の記録寿命を示した.

結論:

• 新型HPDTSリガンドはAS-AIRFBの性能と長寿を大幅に高めています.
• 効率的で耐久性の高いAS-AIRFBを開発するための新しい戦略を提供します.
• この研究は,鉄酸化還元電池の将来の研究のためのパラダイムを提供します.