Китайський прорив у технології редокс-акумуляторів: 87,9% ККД та 850 циклів

Вчені з Китаю повідомили про значний прорив у галузі редокс-проточних акумуляторів (RFB), досягнувши енергоефективності у 87,9% та збільшивши термін служби до 850 циклів. Це досягнення усуває ключові обмеження полісульфід-йодидних редокс-акумуляторів (SIRFB) і може сприяти їх широкому застосуванню в системах зберігання енергії.

Новаторський дизайн каталітичного електрода

Команда дослідників з Університету Веньчжоу та Гуансйського вирішила проблему повільної кінетики реакцій та обмеженого терміну служби SIRFB, розробивши інноваційний каталітичний електрод.

Для цього вони використовували двомірні нанолісти дисульфіду молібдену (MoS2), модифіковані одиночними атомами кобальту (Co) та дефектами сірки (SVs), створивши CoSA-VS/MoS2 матеріал. Дане рішення дозволило подолати труднощі, пов'язані з багатоступеневим процесом перенесення заряду в парах S2-/Sx2- та I-/I3-.

"Багатоступінчасте перенесення заряду в парах S2-/Sx2- та I-/I3- на електроді призводить до збільшеного опору поляризації та низької кінетичної оборотності, що погіршує адсорбцію, знижує термін служби та зменшує енергоефективність, перешкоджаючи широкому застосуванню SIRFB," пояснили вчені.

Визначні результати випробувань

Завдяки новій конструкції вдалося оптимізувати електронну структуру на межі розділу, підвищити здатність до адсорбції реагентів та прискорити кінетику редокс-процесів. В результаті SIRFB продемонстрував видатну енергоефективність у 87,9% при щільності струму 20 мА/см², значно перевершивши попередні розробки на основі CoS2/CoS (71,6%), Cu2CoGeS4 (77,2%), Cu7S4 (78,5%) та CuFeS2.

Додаткові випробування показали, що при щільності струму 30 мА/см² досягнуто максимальної щільності потужності 95,7 мВт/см², а середня енергоефективність за 50 циклів склала 76,5%.

Примітно, що акумулятор продемонстрував стабільну роботу протягом 850 циклів при щільності струму 10 мА/см2 та рівні заряду 10%. Також він відрізнявся низьким перенапругою 113 мВ при щільності струму 20 мА/см².

Додатково вчені зазначили, що початкова енергоефективність у 93,1% може бути майже повністю відновлена ​​після заміни електроліту на 200-му та 600-му циклах.

Перспективи для зберігання енергії

Це досягнення відкриває нові горизонти технології редокс-проточних акумуляторів. Воно забезпечує більш ефективні та довговічні рішення для зберігання енергії, що особливо важливо для інтеграції відновлюваних джерел енергії.

"Ця робота є новаторським підходом до розробки високоефективних одноатомних каталізаторів на основі MoS2 для різних застосувань у SIRFB і дозволяє глибше зрозуміти хімію полісульфідів та йодидів," уклали дослідники.