Insights into novel indium catalyst to kW scale low cost, high cycle stability of iron-chromium redox flow battery

氧化还原 催化作用 材料科学 铬 铟 化学工程 流动电池 催化循环 吸附 纳米技术 电极 化学 冶金 电解质 有机化学 物理化学 工程类
作者
Yingchun Niu,Yinping Liu,Tianhang Zhou,Chao Guo,Guangfu Wu,Wenjie Lv,Ali Heydari,Bo Peng,Chunming Xu,Quan Xu
出处
期刊:Green Energy & Environment [KeAi]
卷期号:10 (2): 410-421 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.gee.2024.04.005
摘要

Iron-chromium flow batteries (ICRFBs) have emerged as an ideal large-scale energy storage device with broad application prospects in recent years. Enhancement of the Cr3+/Cr2+ redox reaction activity and inhibition of the hydrogen evolution side reaction (HER) are essential for the development of ICRFBs and require a novel catalyst design. However, elucidating the underlying mechanisms for modulating catalyst behaviors remains an unresolved challenge. Here, we show a novel precisely controlled preparation of a novel thermal-treated carbon cloth electrode with a uniform deposit of low-cost indium catalyst particles. The density functional theory analysis reveals the In catalyst has a significant adsorption effect on the reactants and improves the redox reaction activity of Cr3+/Cr2+. Moreover, H+ is more easily absorbed on the surface of the catalyst with a high migration energy barrier, thereby inhibiting the occurrence of HER. The assembled ICRFBs have an energy efficiency of 85.23% at 140 mA/cm2, and this method minimizes the electrodeposition process and cleans the last obstacle for industry long cycle operation requirements. The ICRFBs exhibit exceptional long-term stability with an energy efficiency decay rate of 0.011% per cycle at 1000 cycles, the lowest ICRFBs reported so far. Therefore, this study provides a promising strategy for developing ICRFBs with low costs and long cycle life.
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