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[专家学者] 李先锋课题组:研发出应用于锌溴液流电池的高活性氮化钛纳米棒阵列复合电极材料

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发表于 2019-10-12 16:47:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋张华民课题组设计、制备了一种基于氮化钛纳米棒阵列三维复合电极材料,并应用于锌溴基液流电池中,大大提高了其功率密度。
  溴(Br2/Br-)基液流电池,特别是锌溴液流电池,具有能量密度高、电解液成本低等优势,成为电化学储能领域的研究热点之一。但是Br2/Br-电对的反应活性较低,电极的极化较大,导致电池的功率密度较低,电堆成本相对较高。

纳米棒

纳米棒
  为此,该研究团队设计制备出了一类基于氮化钛纳米棒阵列的自支撑三维层状复合电极材料。在此设计中,碳毡电极作为复合电极的基底材料,其三维导电网络保证了电极的高电子传导率。氮化钛纳米棒阵列对Br2/Br-电对的高催化活性则降低了电极的电化学极化。此外,三维层状和棒状阵列结构有助于电解液向电极内部的渗透,提高了电极的离子传输速率,从而降低了传质极化,大大提高了锌溴液流电池的工作电流密度。该工作为高功率密度溴基液流电池电极材料的设计制备提供了新思路。
  上述研究工作得到CAS STS项目、CAS-DOE合作项目、大连科技创新项目和DICP基金等资助。相关研究成果于近日发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。


        锌溴液流电池是液流电池的一种,属于能量型储能,能够大容量、长时间的充放电 。锌溴液流电池目前中国已经通过自主创新成功研发出第一台锌溴液流储能系统,  百能实现了锌溴电池的隔膜、极板、电解液等关键材料自主生产。锌溴液流电池作为其中之一的液流电池技术,由于在系统设计中有非常大的灵活性和极强的可扩展性,在大规模储能技术领域受到重视  。同时,含锌体系的可充电电池由于锌的高能量密度以及低成本 ,长期以来被认为在大规模储能系统应用中具有竞争力;而锌溴液流电池则是作为这两种技术的结合,该技术在储能领域中的应用将具有很高潜力 。


       李先锋,男,1979年7月生于山东沂水,中国科学院大连化学物理研究所,研究员,博士生导师。中组部“万人计划”青年拔尖人才,中科院卓越青年科学家获得者,辽宁省百千万人才工程“百层次”人才。大连化学物理研究所储能技术研究部部长,电池材料与关键技术研究组长。长期从事大规模电化学储能技术的研究开发工作。成果荣获包括“2015年国家技术发明二等奖”(排名3),中国科学院杰出科技成就奖(突出贡献者,排名2)、 “辽宁省技术发明二等奖”(排名第2)等科技奖励。获 “中国科学院卢嘉锡青年人才奖”,“第三届“中科院沈阳分院优秀青年科技人才奖”,“辽宁省青年科技奖”,等奖励。入选中组部青年拔尖人才计划,中国科学院卓越青年科学家项目、大连市杰出青年科技人才等。为首届中科院青年创新促进会会员,中国膜工业协会电驱动膜专业委员会委员,中国材料研究学会青年工作委员会理事。迄今为止共发表SCI论文100余篇,其中Energy & Environmental Science 6篇,Angew. Chem. Int. Ed 1篇, Advanced Functional Materials 2篇,Nano energy 1篇。迄今为止,论文他引次数2500余次, H 因子30。2015年开始担任“Scientific Reports”杂志编委。申报发明专利100余项,国际专利6项。授权20余项。作为负责人主持国家科技部973计划课题、国家自然科学基金,中组部青年拔尖人才计划项目、中科院重要方向性项目等多项项目与课题。
        
       张华民,国际知名的燃料电池和液流电池专家。中科院大连化学物理研究所首席研究员,博士生导师。大连融科储能技术发展有限公司副总经理、总工程师,国家发改委能源局“国家能源液流储能电池技术重点实验室”主任,国家发改委“液流储能电池技术国家地方联合工程研究中心”主任。能源行业液流电池标准化技术标准委员会主任委员、IEC/TC21 JWG7国际标准项目负责人, 负责液流电池国际标准的制定。2010年被聘为科技部973项目“大规模液流电池储能技术的基础研究”首席科学家。2014年入选科技部创新人才推进计划“科技创新创业人才”。2016年,入选中组部“万人计划科技创业领军人才”。
张华民发表学术论文380余篇。授权国家发明专利200余件,国际专利15件,主持制定燃料电池和液流电池标准10余项。研究成果荣获国家技术发明二等奖1项,中国科学院杰出科技成就奖1项,辽宁省企业重大成果奖1项,辽宁省技术发明一等奖2项,二等奖3项等奖项。
      

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