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The Role of Proton in High Power Density Vanadium Redox Flow Batteries

催化作用 质子 氧化物 氧化还原 材料科学 电解质 电化学 无机化学 化学工程 化学 电极 物理化学 有机化学 冶金 工程类 物理 量子力学
作者
Rongjiao Huang,Suqin Liu,Zhen He,Guanying Ye,Weiwei Zhu,Haikun Xu,Jue Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (19): 19098-19108 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c05037
摘要

To design high-performance vanadium redox flow batteries (VRFBs), the influence of proton on electrocatalysts cannot be neglected considering the abundance of proton in a highly acidic electrolyte. Herein, the impact of proton on metal oxide-based electrocatalysts in VRFBs is investigated, and a proton-incorporating strategy is introduced for high power density VRFBs, in addition to unraveling the catalytic mechanism. This study discloses that the metal oxide-based electrocatalyst (WO3) undergoes in situ surface reconstruction by forming H0.5WO3 after incorporating proton. Experimental and theoretical results precisely disclose the catalytic active sites. The battery with H0.5WO3 designed by a proton-incorporating strategy achieves an attractive power density of 1.12 W cm-2 and sustains more than 900 cycles without an obvious decay, verifying the outstanding electrochemical performance of H0.5WO3. This work not only sheds light on the influence of proton on electrocatalysts for rational design of advanced VRFBs catalysts but also provides guidelines for the fundamental understanding of the reaction mechanism, which is highly important for the application of VRFBs.
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