通过Sn纳米粒子介导的氯化物桥接催化作用，解锁快速Fe–Cr液流电池的动力学机制并抑制氢气的析出

《Small》：Unlocking Fast Fe–Cr Flow Battery Kinetics and Suppressing Hydrogen Evolution via Sn Nanoparticle-Mediated Chloride-Bridged Catalysis

铁铬流电池通过石墨 felt 电沉积锡纳米颗粒增强催化活性并抑制析氢反应，氯桥作用稳定中间体并降低活化能，实验显示能量效率79.39%、库伦效率98.36%且1800W电池堆循环稳定性优异。

　　

摘要

铁铬液流电池（ICFBs）在将间歇性可再生能源整合到电网中具有巨大潜力。然而，其实际应用仍受到严重的限制，主要源于Cr²⁺/Cr³⁺氧化还原反应动力学缓慢以及氢演化反应（HERs）的负面影响。为克服这些关键限制，本文提出了一种简单且可扩展的电沉积方法，该方法能够均匀地在石墨毡上沉积锡（Sn）纳米颗粒，从而提高催化活性并显著抑制氢演化反应。详细机理分析表明，Sn纳米颗粒通过形成氯化物桥接作用来稳定反应中间体，并显著降低内层电子转移的活化能障碍。此外，Sn还能增加氢的吸附自由能，从而大幅降低氢演化反应的倾向。通过选择性氯化物桥接将Cr反应位点与富质子区域空间分离，进一步抑制了氢演化反应的路径。基于这些发现，采用Sn改性石墨毡的ICFB在电流密度为200 mA cm^?2时表现出优异的性能，能量效率达到79.39 ± 0.18%，库仑效率达到98.36 ± 0.18%。此外，一个1800瓦规模的电池组在100次循环后仍能保持稳定的效率，这进一步证明了该策略的实际可行性和优越性。本工作表明，Sn纳米颗粒催化剂在解决根本性瓶颈方面起着关键作用，推动了铁铬液流电池向实际应用的迈进。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

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