近日，ScienceDirect官網(wǎng)消息顯示，過渡金屬鎢能應(yīng)用在液流電池中，即廈門大學(xué)陳嘉嘉教授課題組發(fā)現(xiàn)多金屬氧酸鹽團簇材料{CoW12}是一種理想型的儲能材料，具有多電子氧化還原能力，可調(diào)節(jié)的水溶性，能有效提高水系液流電池的輸出電壓和能量密度。
鎢元素圖片
據(jù)中鎢在線了解，液流電池是由Thaller于1974年提出的一種電化學(xué)儲能技術(shù)，是利用正負極電解液分開、各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、循環(huán)使用壽命長的特點。在液流電池中，活性物質(zhì)儲存于電解液中，具有流動性，可以實現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)場所（電極）與儲能活性物質(zhì)在空間上的分離，電池功率與容量設(shè)計相對獨立，適合大規(guī)模蓄電儲能需求。
儲能液相電對是液流電池的核心組分，其物理化學(xué)性質(zhì)直接決定液流電池的性能。常見的儲能液相電對包括金屬離子、鹵素離子以及有機分子等。通過調(diào)節(jié)儲能液相電對的分子結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)對液流電池功率和容量的調(diào)控，但是這往往需要繁復(fù)的分子設(shè)計與合成過程。
液流電池圖片
廈門大學(xué)研究者設(shè)計出的多金屬氧酸鹽團簇材料{CoW12}，通過調(diào)控POMs的質(zhì)子/電子轉(zhuǎn)移過程，能提升的液流電池的功率與容量。研究表明，多金屬氧酸鹽團簇材料{CoW12}的{W12O36}外殼和{CoO4}內(nèi)核具有截然不同的電極反應(yīng)過程。
其中，{W12O36}外殼是質(zhì)子耦合電子的內(nèi)球電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在低電位區(qū)間表現(xiàn)出兩個2e-氧化還原峰，且峰電位隨pH變化。{CoO4}內(nèi)核是外球電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在高電位區(qū)間表現(xiàn)出一個1e-氧化還原峰，且峰電位不受pH影響。隨著pH的升高，{W12O36}外殼電位負移，{CoO4}內(nèi)核的電位不變。因此，將pH從1提升至4時，{CoW12}電位窗口從1.31V拓寬至1.56V。
利用{W12O36}外殼和{CoO4}內(nèi)核的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)分別作為正負極反應(yīng)，構(gòu)建{CoW12}對稱型液流電池。在pH為4時，電池的最高輸出電壓平臺為1.56V，幷且400圈長循環(huán)平均庫倫效率高于99%，容量保持率高于96%。（來源：科學(xué)材料站）
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