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全釩氧化還原液流電池（VRFB）有望為利用可再生能源實現低成本和電網規模的電力存儲提供途徑。然而，高負載催化劑的傳質和活化過程的相互作用使得驅動高性能密度 VRFB 具有挑戰性。

在此，香港城市大學Walid A. Daoud團隊報道了一種表面-孔催化界面結構電極，以產生高性能的VRFB，其中的關鍵在于從原子尺度的催化表面到介孔到微米孔的活化和傳輸過程解耦。電子調節首次在VRFB中使用了單原子，在Mn₃O₄亞支架上產生了高活性的Bi原子暴露催化表面，加速了V³⁺/V²⁺轉換，進一步闡明了內部機理。

圖1. Bi原子的結構和表面表征

總之，該功能界面在不對稱 Bi-O-Mn 結構中容納電子調節的原子 Bi 催化劑，加速 V³⁺/V²⁺ 轉換。此外，相比傳統的運輸受限催化劑，介孔 Mn₃O₄子支架，用于氧化還原活性物質的快速穿梭，從而使位點可及性最大化。

通過將該界面原位接枝到微米多孔碳氈（Bi1-sMn₃O₄-CF）上，實現了高性能液流電池，即使在400 mA cm^-2的高電流密度下，也能產生76.72%的創紀錄高能量效率，峰值功率密度為 1.503 W cm^-2 ，超過了不含 Bi 催化劑的 sMn₃O₄-CF 電池（62.60%，0.978 W cm^-2 ）。此外，該電池具有超過 1500 次循環的非凡耐用性，這標志著可持續 RFB 的重大突破。

圖2. 全電池性能

Decoupling Activation and Transport by Electron-Regulated Atomic-Bi Harnessed Surface-To-Pore Interface for Vanadium Redox Flow Battery, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202305415

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