文章链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c03266
钒氧化还原液流电池(VRFBs)是一种安全且有前景的大规模储能技术，但受碳纤维毡(CF)电极氧化还原反应速度慢的限制。由于可调节的孔隙结构、杂原子掺杂和经济效益，生物质碳具有克服这些挑战的潜力。本文通过选择性去除半纤维素和木质素，并经等离子体后处理，制备了O、N共掺杂分层多孔的竹源碳改性碳纤维毡(ABC-N-CF)。生物质碳的分层多孔结构有利于增加边缘缺陷和电解质的渗透。
本文还利用密度函数理论分析了O, N共掺杂的最佳构型，揭示了羧基正石墨氮共掺杂生物质碳实现VO2＋/VO2＋氧化还原对快速电荷迁移的原因。此外，用ABC-N-CF组装的单个电池在120 mA·cm−2下，在1000次循环中，Rct的变化仅为0.01 Ω·h−1。
本研究不仅为VRFB中高性能生物质碳修饰电极提供了一种有前景的策略，而且为实现生物质转化为可持续利用的储能材料提供了一种有效的方法。