Anisotropy Engineering for Constructing Gradient Electrodes with High‐Efficiency Bi/C Catalyst In Situ for Iron‐Chromium Flow Battery

材料科学 催化作用 电极 铋 各向异性 化学工程 电池(电) 铬 纳米技术 冶金 物理化学 热力学 化学 有机化学 光学 功率(物理) 物理 工程类
作者
Min Wu,Shumin Liu,Haofu Yuan,Zichao Zhao,Lin Qiao,Xiangkun Ma
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (30): e2502094-e2502094 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adma.202502094
摘要

Abstract Iron‐chromium flow batteries (ICFBs) are regarded as one of the most potential large‐scale energy storage devices. Nevertheless, the slow dynamics of the Cr 3+ /Cr 2+ redox couples hinder the development of ICFBs. Here, a high‐efficiency carbon‐loaded bismuth (Bi/C) catalyst is fabricated and introduced on the electrode in situ to improve the dynamics with the assistance of polyvinylpyrrolidone (PVP). To derive the greatest value, we explore the current density anisotropy in ICFB and design a strategy of anisotropy engineering to meet the requirements of the anisotropy for catalysts. In the work, the gradient electrode (G‐PBiC/TCF) with a high‐efficiency Bi/C catalyst is successfully prepared. In addition, the ICFB assembled with the G‐PBiC/TCF(M/m, the side of more catalysts facing the Membrane side) shows excellent battery performance. It can run over 500 cycles with EE of 81.36% at 120 mA cm −2 , which is the longest cycle life reported. Furthermore, the catalytic mechanism and the effect of the catalyst distribution on the performance are explained by the DFT calculation and multi‐physical field simulation. This work provides a novel pathway to design that catalyst‐supported gradient electrode with high performance and low cost.
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