香港中文大学(中大)工程学院机械与自动化工程学系教授卢怡君教授领导的研究团队成功研发出了一种仿生的分子催化剂,通过均相催化的方式实现了低成本、高能效的硫基液流电池,成功破解了硫基液流电池动力学不佳的瓶颈问题。尽管锂离子电池通常用于能源储存,但当数千个电池堆栈在一起时,存在着燃烧和爆炸的风险,不适合应用于大规模储能。水系液流电池由于具有高安全性、低成本,以及在功率和能量方面有设计灵活性等优点,是大规模储能中最具竞争力的技术之一。然而,传统商业化的全钒液流电池由于原材料活性钒的价格高企,窒碍其进一步发展。相比之下,硫的含量丰富,储电价格比钒便宜1,000倍,以硫为原材料的硫基液流电池极具吸引力。然而,硫基液流电池在商业化方面仍然存在两个瓶颈:循环寿命短和能量效率低。

  团队提出了一种分子催化剂,核黄素磷酸钠(FMN-Na),以高能效促进多硫化物的转化。核黄素,也称为维生素B2,是一种维生素,常见于食物和膳食补充品中。在人体内,核黄素衍生物还充当起能量载体的作用。受到自然界中电子传递链的启发,卢教授和她的团队采用FMN-Na以加速电池的反应速率。这种仿生策略可以将能耗大幅降低三倍以上,并将能量效率从53%提高到76%,充电功率增加近六倍。硫铁液流电池可稳定运行超过2,000个循环(预计寿命超过20年),而这种仿生策略也适用于硫碘液流电池,具有超过1,300个循环的高稳定性。卢教授及其团队与卢教授创立的储能初创公司Luquos Energy合作,展示了一个100平方厘米的电池堆,工作电流密度高达100毫安每平方厘米,显示出巨大的实际应用潜力。研究成果表明均相催化是解决多硫化物动力学不佳的有效方法。

  资讯来源:香港中文大学官网