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研究概述

锌-溴液流电池（ZBFBs）作为一种具有高理论能量密度（430 Wh kg^-1）的变革性储能技术，受到了广泛关注。

然而，其效率和稳定性长期以来受到威胁，因为多溴阴离子（Br_2n+1^–）的正活性物质在高浓度下会发生严重跨膜渗透。

基于此，2024年10月21日，华南理工大学梁振兴教授/傅志勇教授/万凯在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Homogeneous Complexation Strategy to Manage Bromine for High-Capacity Zinc–Bromine Flow Battery》的研究论文。

在这里，研究人员开发了一种新型高亲水性络合剂，N-甲基-N,N-双(2-羟乙基)-1-丙胺溴化物（PMDA），以有效地控制均相电解液中的溴，实现了在高运行浓度下低溴渗透。

理论和实验结果表明，PMDA与Br_2n+1^–相互作用并形成更大尺寸的复合物PMDABr_2n+1。

当添加0.40 M PMDA时，溴在高达1.20 M的高浓度下保持均相，其渗透性显著降低了74%。

结果表明，ZBFB在均相溴电解液中实现了57.2 Ah L^-1的运行容量记录，具有约90.0%高库仑效率和优异的循环稳定性（每循环容量保持率为100.0%）。

这项工作提供了一种创新的溴管理策略，以实现ZBFBs的高容量和优异稳定性。

图文解读

图1：PMDA与Br_2n+1⁻的相互作用导致PMDA分子体积增大

图2：3.0 M ZnBr₂+2.0 M KBr电解液在不同SOCs下的拉曼光谱

图3：不同添加剂下ZBFB的电化学性能

文献信息

Homogeneous Complexation Strategy to Manage Bromine for High-Capacity Zinc–Bromine Flow Battery, Advanced Energy Materials, 2024.

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