التقدم المحرز في البحث عن الجيل الجديد من تكنولوجيا تخزين طاقة البطارية ذات التدفق السائل
&نبسب;في الآونة الأخيرة ، أحرزت مجموعة أبحاث الكيمياء الكهربية للتآكل التابعة لمركز التآكل وحماية المواد ، ومعهد المعادن ، والأكاديمية الصينية للعلوم سلسلة من التقدم المهم في مجال تكنولوجيا تخزين الطاقة للجيل الجديد من بطاريات تدفق الحديد بالكامل منخفضة التكلفة . على أساس الفهم المتعمق لآلية تفاعل الأكسدة والاختزال للأيونات الحديدية ، طرح الباحثون استراتيجية تصميم كيمياء تنسيق مع تفاعل تغيير الطور للسالب الحديد / Fe2 + كنقطة انطلاق. من خلال إدخال العوامل المعقدة والمذيبات القطبية ، تم تحسين انعكاسية تفاعل انحلال ترسيب الحديد / Fe2 + وتثبيط تطور الهيدروجين بشكل تآزري ، مما يحقق التشغيل الفعال والمستقر وطويل الدورة لبطارية تدفق الحديد بالكامل منخفضة التكلفة ، لكسر عنق الزجاجة بشكل فعال لجميع تقنيات بطاريات تدفق الحديد ، تم نشر نتائج الأبحاث ذات الصلة على التوالي في مجلة كيمياء المواد A والصغيرة. كان أغنية يوشي ، طالب الدكتوراه ، أول مؤلف للورقة ، وكان تانغ شوان شوان هو المؤلف المقابل للورقة.
تستخدم بطارية تدفق الحديد بالكامل كلوريد الحديدوز المحايد كمادة فعالة ، والتي تتميز بتكلفة منخفضة وصديقة للبيئة وكثافة طاقة عالية. ومع ذلك ، فإن مشاكل تطور الهيدروجين والتحلل المائي ومجموعات التغصنات الحديدية موجودة في القطب السالب للحديد ، مما يحد بشكل خطير من استقرار الدورة طويلة المدى للقطب السالب للحديد وبطارية تدفق الحديد بالكامل. لحل هذه المشكلة ، أدخل الباحثون سيترات الصوديوم في محلول مائي كلوريد الحديدوز ، وشكلت سيترات الرابطة القوية بنية تنسيق مستقرة من خلال الجمع بين مجموعة الكربوكسيل وأيونات Fe2 + ، مما أدى إلى تغيير بنية سداسي الهيدرات المتأصلة في أيونات Fe2 + في محلول مائي ( الشكل 1) ، وبالتالي تثبيط التحلل المائي وتجنب تفاعل تطور الهيدروجين في عملية الاختزال ، تحسن بشكل فعال قابلية عكس تفاعل انحلال ترسيب الحديد / Fe2 + ، حققت بطارية تدفق السائل الحديدي بالكامل 99.3٪ كفاءة تيار ، 70٪ كفاءة في استخدام الطاقة و 100٪ معدل احتفاظ عالي السعة لـ 300 دورة (الشكل 2) ، ودورة الحياة تم زيادة 11 مرة. تثبت نتائج البحث أن استراتيجية تصميم الكيمياء التنسيقية يمكنها تحسين المشكلات المتأصلة في كاثود الحديد بشكل فعال ، مما يوفر طريقة جديدة لتحقيق تفاعل ترسيب / انحلال فعال لكاثود الحديد في جميع بطاريات تدفق الحديد. تم نشر العمل البحثي ذي الصلة في مجلة كيمياء المواد أ ، 2021 ، 9 ، 20354 تحت العنوان 70٪ كفاءة في استخدام الطاقة و 100٪ معدل احتفاظ عالي السعة لـ 300 دورة (الشكل 2) ، وزاد عمر الدورة بمقدار 11 مرة. تثبت نتائج البحث أن استراتيجية تصميم الكيمياء التنسيقية يمكنها تحسين المشكلات المتأصلة في كاثود الحديد بشكل فعال ، مما يوفر طريقة جديدة لتحقيق تفاعل ترسيب / انحلال فعال لكاثود الحديد في جميع بطاريات تدفق الحديد. تم نشر العمل البحثي ذي الصلة في مجلة كيمياء المواد أ ، 2021 ، 9 ، 20354 تحت العنوان 70٪ كفاءة في استخدام الطاقة و 100٪ معدل احتفاظ عالي السعة لـ 300 دورة (الشكل 2) ، وزاد عمر الدورة بمقدار 11 مرة. تثبت نتائج البحث أن استراتيجية تصميم الكيمياء التنسيقية يمكنها تحسين المشكلات المتأصلة في كاثود الحديد بشكل فعال ، مما يوفر طريقة جديدة لتحقيق تفاعل ترسيب / انحلال فعال لكاثود الحديد في جميع بطاريات تدفق الحديد. تم نشر العمل البحثي ذي الصلة في مجلة كيمياء المواد أ ، 2021 ، 9 ، 20354 تحت العنوان"يتيح ضبط هيكل التنسيق الحديدي وجود أنود حديدي عالي الانعكاس لإطالة عمر جميع بطاريات تدفق الحديد".
أظهرت إستراتيجية تصميم الكيمياء التنسيقية تأثيرًا كبيرًا في تحسين انعكاس دورة كل بطاريات تدفق الحديد ، لكن إمكانات الأكسدة والاختزال لهيكل تنسيق الحديد ستتحول تحت طاقة ربط عالية ، مما يحد من خصائص خرج الطاقة العالية لجميع بطاريات تدفق الحديد إلى حد ما. لحل هذه المشكلة ، اختار الباحثون أيضًا المذيب القطبي DMSO الغني بالمجموعات القطبية كمضاف لمحلول الأنود ، والذي يمكن أن يساعد في تحقيق إعادة تشكيل الغمد الرئيسي المنحل لأيونات Fe2 + ونمو المستوي البلوري المفضل للأيونات Fe2 + (الشكل 3) ، يمنع بشكل فعال تفاعل تطور الهيدروجين لأيونات هيدرات الهيدروجين ، ويعزز النواة التفضيلية للأيونات Fe2 + على المستوى البلوري الحديد (110) المسطح ، وأخيراً يشكل شكلاً موحدًا خالٍ من التغصنات في ترسيب الحديد (الشكل 4)."لائحة مماثلة لقشرة التسوية والإيداع الموجه نحو أنود الحديد القابل للعكس للغاية لجميع بطاريات تدفق الحديد".
