中國科學院院士、南方科技大學講席教授趙天壽，副教授魏磊、曾林團隊研制出了一種新型高性能全液體甲酸氧化還原燃料電池(LFARFC)。該研究突破了傳統燃料電池的限制，將價態發生偏移的液流電池電解液用作燃料電池陽極反應物，取代了傳統的氧還原反應(ORR)電極，不僅能高效產生電能，還可以對液流電池的電解液進行重整，從而恢復液流電池容量，讓廢棄電解液“變廢為寶”。相關研究成果近日發表于《能源與環境科學》。

在LFARFC中，研究人員采用含有氧化還原活性物質的電解液作為燃料電池的陰極活性物質，取代了傳統的ORR電極，解決了甲酸燃料電池中混合電勢和陰極電化學動力學效率低下的問題。

為了提升輸出功率密度，研究人員使用鉍修飾的鉑碳電催化劑，提升了甲酸的氧化反應效率，并顯著增強了一氧化碳耐受性。在此基礎上，LFARFC在多個關鍵性能指標上表現優異，開路電壓達到1.23伏、峰值功率密度為每平方厘米281.5毫瓦，分別比傳統甲酸燃料電池提升了55.7%和235.1%。

研究人員探討了LFARFC在恢復液流電池容量中的實際應用。通過與釩氧化還原液流電池結合，在100圈循環測試后，釩氧化還原液流電池的容量由于自放電等因素有所衰減，但通過LFARFC進行再充電處理，電池容量能夠恢復到初始最高水平的97.6%。在多次長循環后，利用LFARFC均能實現容量恢復效果。這一結果證明了LFARFC可以有效延長液流電池循環壽命。

該研究為高效能源存儲與轉換系統的設計提供了新思路，通過將燃料電池陽極和液流電池活性物質結合，成功解決了甲酸燃料電池中的一些固有問題，還為液流電池的容量恢復提供了有效技術支撐，展現了這種雙系統設計在未來大規模、長時儲能系統中的廣泛應用前景。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1039/D4EE02450H