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郑州大学周震教授和张彰博士研究展望:CO2在储能中的多元化发展

已有 481 次阅读 2021-5-14 18:55 |个人分类:精选文章|系统分类:论文交流

郑州大学周震教授和张彰博士研究展望:CO2在储能中的多元化发展

研究背景

近年来随着化石燃料的不断开采与使用,带来化石燃料储量的急剧减少以及CO2的排放量增高的严重后果。如何将能量存储与转化和减少CO2排放结合起来,将会带来双赢的效果。Li/Na-CO2电池是现如今能将二者结合起来的最佳选择,然而,Li/Na-CO2电池仍存在电化学性能不足和反应机理不明确的问题。为此,改善目前的困境需要大量的努力和创新方向。

近日,郑州大学周震教授和张彰博士基于实验室已开展研究,并结合文献报道,在Green Chemical EngineeringGreenChE)上发表了题为“Diversified Development of CO2 in Energy Storage”的研究展望(https://doi.org/10.1016/j.gce.2020.10.003)。文章总结了Li/Na-CO2电池的最新研究进展,并对CO2在其他领域进行展望。


内容概述

首先,应合理评估Li/Na-CO2电池的基本电化学机理,不应局限于现有的反应(4M + 3CO2 → 2M2CO3 + C)。其次,有效的催化剂和独特的电解质的使用也将带来惊喜,最近Kang研究组(图1)采用五元熔盐电解质和Ru-C催化剂赋予Li-CO2电池优异的电化学性能,并提出新的Li2CO3分解机制。再者,CO2的引入对SEI膜的稳定也起到了建设性的作用,这将有效的控制金属负极枝晶。近期张新波课题组(图2)提出CO2不仅促进锂负极上原位形成钝化的Li2CO3 SEI保护膜,而且通过捕获O2-限制副反应的发生。最后,CO2Zn/Al-CO2 电池,Mg-CO2电池,K-CO2 电池,钠-菲醌电池都有独特作用。

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1. 五元熔盐与钌催化剂之间的协同作用对Li-CO2电池的作用。


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2. CO2Li-O2/CO2电池中的稳定作用。

总结与展望

展望未来,金属-CO2电池可能将在许多先进领域发挥独特的作用,如科学探索和未来火星移民,以及在潜艇上不过滤CO2的海水淡化装置。此外,光辅助Li-CO2电池为金属-CO2电池的多样化发展提供了广泛的选择。

文章信息

Title:Diversified development of CO2 in energy storage

Authors:Zhang Zhang*, Linlin Zhao, Zhaojun Xie, Zhen Zhou*


DOI:doi.org/10.1016/j.gce.2020.10.003

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原文链接: https://doi.org/10.1016/j.gce.2020.09.006

通讯作者简介

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周震,主持(含已结题)863计划、国家自然科学基金重点项目、重大研究计划培育项目及面上项目共10余项。在Chem. Soc. Rev.、Prog. Mater. Sci.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater.等期刊上发表论文300余篇。论文被他人引用约20000次,h-index为90。2014-2019年连续六年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018和2019年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry A、Materials Advances和Green Energy and Environment副主编、JPCA/B/C、《过程工程学报》、《电化学》和《电源技术》编委以及中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员。

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张彰,1990年出生于湖北黄石,2016年毕业于南开大学,获得工学博士学位,导师为周震教授。主要研究兴趣是设计纳米结构新能源材料及能源存储体系。在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.等顶级期刊上发表SCI摘录论文10余篇。论文被引用960余次。2016年入选信阳师范学院“南湖学者青年计划”。2016年分别得到河南省自然科学基金和国家自然科学基金青年项目资助。

期刊简介

Green Chemical EngineeringGreenChE)于2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”,2020年9月正式创刊。GreenChE以绿色化工为学科基础,聚焦"绿色",立足"工程" ,注重绿色化学、绿色化工及其交叉领域的前沿问题,紧紧围绕低碳化、清洁化和节能化的发展要求。目前是对读者和作者双向免费的开源期刊。

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