液流电池能够实现独立地扩展功率和能量，且低成本材料可用于大规模储能。相较于传统的全钒液流电池，基于多硫氧化还原电对的液流电池体系具有资源丰富、成本低廉的特点。然而液流电池通常采用碳材料制成的碳毡等作为电极，这些材料对于多硫电对的电化学氧化还原反应催化性能差。氧化还原反应在电极表面的极化，会导致充放电电位差增大、电流密度减小和氧气、氢气析出副反应等，是影响电池能量密度、功率密度和储能效率的关键。因此，构筑高效电催化电极材料，增强氧化还原电对的电催化转化效率，降低氧化还原反应的过电位和抑制副反应的发生，是提高多硫液流电池的有效手段之一。
近日，上海交通大学钱雪峰教授（点击查看介绍）课题组与美国犹他州立大学T. Leo Liu教授（点击查看介绍）团队合作在Nature Communications发表了研究论文，通过设计溶剂热反应体系的混合溶剂比例，一步合成了CoS2/CoS n-n型半导体结。实验发现，CoS2/CoS催化剂具有较高的催化I-/I3-和S2-/Sx2-电对性能。进一步理论计算和实验研究表明，CoS2/CoS半导体结界面上的强电子相互作用，增强了对碘和多硫离子的吸附性，从而提高了电催化性能。在电流密度为10 mA cm-2下，用GF-CoS2/CoS作为多硫/碘液流电池的电极时，电池的首圈能量效率为84.5%，连续工作约1000小时后，其能量效率还能达到81%，电池的功率密度最高达86.2 mW cm-2。
论文第一作者为上海交通大学博士研究生马对，宰建陶副教授、钱雪峰教授和T. Leo Liu教授共同为论文的通讯作者，上海交通大学为第一完成单位。研究工作得到了国家自然科学基金（21771124、21501120、21331004、21673273）、上海市科学技术委员会（17ZR1441200）项目的资助。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Highly Active Nanostructured CoS2/CoS Heterojunction Electrocatalysts for Aqueous Polysulfide/Iodide Redox Flow Batteries
Dui Ma, Bo Hu, Wenda Wu, Xi Liu, Jiantao Zai, Chen Shu, Tsegaye Tadesse Tsega, Liwei Chen, Xuefeng Qian, T. Leo Liu
Nat. Commun., 2019, 10, 3367, DOI: 10.1038/s41467-019-11176-y
导师介绍
钱雪峰
https://www.x-mol.com/university/faculty/12614
T. Leo Liu
https://www.x-mol.com/university/faculty/37846
0
