流电池在高电流密度下具有非常稳定的性能:开发一种具有同时排斥和导电性的非化分离器
Wanqiao Liang1, Ehsan Ghasemiestahbanati1, Nathan T Eden1
1Department of Chemical and Biological Engineering, Monash University, Clayton, VIC, 3800, Australia.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|May 19, 2025
概括
一种新的混合矩阵膜,SPEEK-SX,通过改善离子传输和选择性来提高有机氧化还原流电池性能. 这种可持续的Nafion替代品可实现稳定,高电流密度的运行,用于电网稳定.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 有机氧化还原流电池 (ORFB) 提供了可持续的电网稳定潜力.
- 像Nafion这样的现有分离器面临着成本和PFAS相关的可持续性问题.
- 有效的离子运输和离子排斥对于ORFB性能至关重要.
研究的目的:
- 为ORFBs开发一种可持续的,高性能的膜.
- 为了改善阴离子运输,同时拒绝离子以提高循环稳定性和电流密度.
- 提供一种可行的替代方案,以化膜,如Nafion.
主要方法:
- 混合矩阵膜 (SPEEK-SX) 的制造,使用硫化聚乙 (SPEEK) 和硫化聚化 (Sp-DCX).
- 膜性质的表征,包括离子选择性和导电性.
- 在高电流密度条件下在ORFB中测试膜.
主要成果:
- 与Nafion-212相比,SPEEK-SX2表现出明显更高的Na+/Fe (CN) 4- (190x) 和Na+/2,6-DHAQ2- (6x) 选择性,而Nafion-212则表现出明显更高的Na+/Fe (CN) 4- (190x) 和Na+/2,6-DHAQ2- (6x) 选择性.
- 膜使ORFB在160 mA cm-2的600个周期内稳定运行,容量衰减最小 (0.00935%/周期).
- 在高电流密度下,SPEEK-SX在稳定性和性能方面超过了纯粹的SPEEK膜和Nafion-212.
结论:
- SPEEK-SX混合矩阵膜为ORFB提供了卓越的性能和稳定性.
- 这种膜代表了传统化分离器的可持续和经济有效的替代品.
- 量身定制的设计促进了有效的离子传输和离子排放,这对于电网规模的储能应用至关重要.
