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2022-05-07
颗粒在线讯：随着可再生能源技术的飞速发展，对可在电网规模部署的长期储能技术的需求正日益增长。在这方面，多硫化物-空气氧化还原液流电池显示出巨大的潜力。然而，多硫化物的穿梭效应是一个重大挑战。基于此，伦敦帝国理工学院Mengzheng Ouyang展示了一种全碱性多硫化物-氧化还原流电池（PSA RFB）系统，它使用水系PSOR/PSRR和碱性OER/ORR作为负极和正极氧化还原对，具有极低的能源成本（~2.54 US$/kWh）。
本文要点：
1）对于双膜电池的设计，研究人员在单个电池中采用了AEM和CEM，可有效减少(多)硫化物物种向空气侧半电池的穿梭。所提出的碱性PSA RFB在55 °C下，使用商业上可获得的电极和膜，获得了5.81 mW cm−2的最大功率密度，高于先前使用的最先进的基于贵金属催化剂和固态电解液的PSA RFB系统。
2）研究人员在这种碱性PSA RFB上进行电流密度高达5 mA cm-2的充放电循环。结果显示，在80个循环下，1 mA cm-2下的平均往返能效为40%。其能源成本和功率成本分别是以前最先进的PSA系统的26%和20%。
3）研究发现，损失的效率主要归因于MnO2基空气电极OER过电位的升高。因此，未来的研究需要集中在开发更出色的电极，特别是高活性和可逆的空气电极。此外，双层膜结构是一种减少多硫化物穿梭、降低总成本的有效设计方案。未来的工作需要开发对多硫化物物种更具选择性的离子交换膜，提高在碱性电解液中的化学稳定性，以及开发不同RFB系统的双膜结构的潜力。
这项工作还将启发PSA RFB系统的设计和持续优化，以满足可再生能源发展对较长期电网规模的储能需求。
文章链接：
Xia, Y., Ouyang, M., Yufit, V. et al. A cost-effective alkaline polysulfide-air redox flow battery enabled by a dual-membrane cell architecture. Nat Commun 13, 2388 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-30044-w
https://doi.org/10.1038/s41467-022-30044-w
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