赵天寿院士领衔！天津大学「国家高层次青年人才」蒋浩然EES丨非对称电极设计突破热再生液流电池性能瓶颈！

背景:全球超过60%的能源消耗以废热形式散失，其中低品位废热(<100°C)占三分之二以上，有效回收这些分散热能对实现碳中和至关重要。热再生液流电池(TRFBs)可实现连续热电转换，但两池间固有的氧化还原动力学失配严重限制了功率输出和转换效率。研究目的:本研究旨在通过开发非对称电极设计策略，桥接冷热池间的氧化还原非对称性，解决传统TRFB系统中相同电极材料无法同时满足冷池氧化反应和热池还原反应矛盾需求的问题，从而提升系统性能。结论:研究利用P型Co₃O₄电极匹配冷池氧化反应，通过空穴介导电子提取降低扩散阻抗;利用N型CoS₂电极匹配热池还原反应，通过富硫表面提供电子富集活性位点降低活化能。优化后的TRFB在30K温差下实现1.41mW·m⁻²·K⁻²的归一化功率密度，为现有技术两倍，效率达卡诺效率的4.7%。系统在45K温差下连续运行70小时保持2.3W·m⁻²的有效功率密度，展示出优异稳定性。该工作为TRFB实际应用提供了新方向。