鐵鉻液流電池電極改性的研究進展

摘 要：隨著可再生能源的廣泛應(yīng)用和電網(wǎng)現(xiàn)代化要求的不斷提高，鐵鉻液流電池因其高安全性、環(huán)保性和長壽命被認為是大規(guī)模、長期儲能的首選技術(shù)之一。電極作為電化學(xué)反應(yīng)部位，其比表面積、活性位點等參數(shù)對電池的性能和可靠性有重要影響，電極改性對提高鐵鉻液流電池的電流密度和能量轉(zhuǎn)換效率有重要意義。首先，詳細介紹了鐵鉻液流電池主要使用的電極材料，討論了鐵鉻液流電池的反應(yīng)機理；然后，從電極本體改性和引入催化劑兩個方面對電極改性方法進行了分析；最后，總結(jié)了目前鐵鉻液流電池的商用情況，并對鐵鉻液流電池電極改性未來研究方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：鐵鉻液流電池；電極；催化劑；研究進展

中圖分類號：TM911.3 文獻標(biāo)志碼：A

收稿日期：2024-03-10

通信作者：王憲利（1971—），男，碩士、工程師，主要從事新能源開發(fā)方面的研究。wangxianli2000@163.com

0" 引言

液流電池是一種利用不同氧化還原對之間的電化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)電能和化學(xué)能可逆轉(zhuǎn)化的電化學(xué)儲能裝置。液流電池通常由兩個電極和流動的電解液構(gòu)成，并通過離子交換膜進行分隔；由可溶性活性物質(zhì)組成的陰極和陽極電解液被儲存在單獨的儲存器中，并通過泵送至電極處進行電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。

鐵鉻（FeCr）液流電池被認為是真正意義上的第1代液流電池，由于其采用成本低廉且儲量豐富的氯化亞鐵（FeCl2）和氯化鉻（CrCl3）作為氧化還原活性材料，已成為當(dāng)前最具成本效益的儲能系統(tǒng)之一[1]。此外，鐵鉻液流電池還具有高安全性、高效率和長循環(huán)壽命等優(yōu)點，因此，其非常適合應(yīng)用于可再生能源并網(wǎng)，可以實現(xiàn)大規(guī)模長期儲能。

電極作為電池整體性能的核心部件，為氧化還原反應(yīng)提供活性位點，并調(diào)節(jié)氧化還原偶聯(lián)的電化學(xué)活性[2]。電極的材料、結(jié)構(gòu)和表面特性會直接影響電池的歐姆極化、電化學(xué)極化和整體能量轉(zhuǎn)換效率。電化學(xué)反應(yīng)在電極表面引起的電化學(xué)極化限制了電極反應(yīng)的可逆性和活性，因此，優(yōu)化電極設(shè)計以減少極化損耗是提高電池能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。為了進一步提高鐵鉻液流電池的性能，已有大量研究人員對電極改性進行了研究。基于此，本文重點研究了鐵鉻液流電池的電極反應(yīng)及其改性機理，旨在提高鐵鉻液流電池的性能和經(jīng)濟效益。

1" 電極材料

在液流電池中，電極的主要作用是驅(qū)動電化學(xué)反應(yīng)。理想的電極應(yīng)提供與電解質(zhì)反應(yīng)的界面，并確保這些反應(yīng)能夠以適當(dāng)?shù)乃俾蔬M行且可逆，同時抑制任何可能產(chǎn)生的競爭性副反應(yīng)。電極必須在操作條件下展現(xiàn)出良好的化學(xué)、電化學(xué)和機械穩(wěn)定性，并且在電池的使用壽命期間不會出現(xiàn)明顯的性能退化。電極還應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性，與電解質(zhì)的接觸電阻應(yīng)低且穩(wěn)定。為了適應(yīng)高電流密度的工作條件，電極應(yīng)具備足夠大的電化學(xué)活性表面積，以及高孔隙度和親水性，從而促進快速的質(zhì)量運輸。同時，電極材料的成本應(yīng)足夠低，以確保其在商業(yè)生產(chǎn)和市場推廣中的可行性。

鑒于上述嚴(yán)格要求，電極材料的選擇受到很大限制。碳材料因具有導(dǎo)電性好、比表面積高、表面官能團豐富、在酸性條件下穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，成為了促進鐵鉻液流電池氧化還原反應(yīng)的常用電極材料。目前，碳氈、石墨氈、碳紙和碳布被認為是最合適的電極材料，此外，研究人員也正在研究各種新型碳基材料。

1.1" 碳氈和石墨氈

碳氈和石墨氈一直是液流電池首選的電極材料類型[3]，其自支撐的3D纖維結(jié)構(gòu)提供了足夠的比表面積，并保持了低電解質(zhì)流動阻力。碳氈是由高分子前驅(qū)體材料熱解制備而成，由聚合物熔體或溶液紡成的纖維構(gòu)成初始材料，然后使用鋪設(shè)和針刺工藝加工成聚合物氈；制作碳氈時，作為原料的聚合物氈需先在300 ℃的高溫空氣環(huán)境中進行熱處理，以使其狀態(tài)穩(wěn)定，防止其在隨后第2次熱處理過程中熔化；其狀態(tài)穩(wěn)定后，在惰性氣氛下，于2000 ℃的高溫下進行碳化，即可制成碳氈，其實物圖如圖1所示。碳氈在超過2000 ℃的惰性氣氛下進行石墨化工序，可制成石墨氈，其實物圖如圖2所示。

目前，最常見的碳氈前驅(qū)體是聚丙烯腈（PAN），其具有較高的導(dǎo)電性和電化學(xué)活性，已成為前驅(qū)體的首選材料；其次為人造絲，是一種基于纖維素的生物材料。

1.2" 碳紙和碳布

碳紙由合成聚合物纖維（類似用于制作碳氈或石墨氈的聚合物纖維）制備而成，其制造過程與造紙工藝相似。碳紙的制造過程為：將連續(xù)的纖維束與線軸對齊，經(jīng)過表面處理和樹脂浸漬后與碳纖維一起成型，再經(jīng)過碳化和石墨化，最終形成碳紙，其實物圖如圖3所示。

碳紙的厚度通常比碳氈或石墨氈的薄，采用其制備的電極厚度較薄，可使電子和離子傳輸?shù)穆窂介L度減小，降低了電極中的電子電阻和電解質(zhì)中的離子電阻[4]，可以顯著提高液流電池系統(tǒng)的功率密度。除了導(dǎo)電性更好外，碳紙在機械性方面的表現(xiàn)也優(yōu)于碳氈。

碳布是通過隔絕空氣進行高溫碳化纖維得到的碳纖維織物，具有較寬的孔徑分布和規(guī)則的纖維排列，其實物圖如圖4所示。與具有相同纖維直徑和孔隙率的碳紙相比，碳布具有更低的曲率和更高的透氣性。

1.3" 新型碳基電極材料

除了市場上廣泛使用的碳氈、石墨氈、碳紙和碳布等傳統(tǒng)電極材料外，研究人員正在研究一系列新型碳基電極材料，比如：碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯，這些新型材料因具有高比表面積和高電化學(xué)活性而展現(xiàn)出作為液流電池電極材料的巨大潛力。通常，高電催化活性的碳納米材料需結(jié)合到碳紙、碳布、碳氈或石墨氈電極中使用。例如：通過化學(xué)氣相沉積在石墨氈表面生長碳納米纖維和石墨烯納米壁[5]；碳納米材料也可以通過電解液流動而被動沉積到碳紙和石墨氈電極上。

2" 鐵鉻液流電池反應(yīng)機理

鐵鉻液流電池由兩個半電池組成，用分離器（多孔膜或離子交換膜）隔開，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。除了允許離子在半電池間傳導(dǎo)外，分離器可最大限度地減少半電池中產(chǎn)生電活性的物質(zhì)的損失，從而使電池保持高庫侖效率。充電和放電時的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在半電池的電極上[6]，電池的電壓是負極反應(yīng)電壓和正極反應(yīng)電壓之差。

在鐵鉻液流電池充電時，半電池中電活性物質(zhì)在正極發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放的電子通過外部電流被推到電路周圍的負極，電活性物質(zhì)在負極發(fā)生還原反應(yīng)；在放電時，這一過程是相反的。鐵鉻液流電池的電活性物質(zhì)分別為陰極的Fe2+/Fe3+和陽極的Cr2+/Cr3+，而鐵、鉻都是儲量豐富且價格低廉的元素，因此鐵鉻液流電池非常適合大規(guī)模儲能應(yīng)用。鐵鉻液流電池的電極反應(yīng)化學(xué)式如下。

陰極（還原）反應(yīng)為：

Fe3++e-Fe2+，E0=+0.77 V" " " " " " " " " " " " " （1）

陽極（氧化）反應(yīng)為：

Cr2+Cr3++e-，E0=-0.41 V" " " " " " " " " " " " " " （2）

總電池（放電）反應(yīng)為：

Cr2++Fe3+Cr3+Fe2+，E0=+1.18 V" " " " " " " "（3）

式中：E0為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢；e-為電子。

通過對石墨電極進行氧化預(yù)處理，對Fe2+/Fe3+和Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)的機理進行研究，研究發(fā)現(xiàn)：與將Fe3+還原至Fe2+的反應(yīng)過程相比，氧化預(yù)處理石墨電極時，促進Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)的含氧官能團較不穩(wěn)定。這是因為當(dāng)Cr3+還原電位接近析氫電位時，含氧官能團易被還原。此外，當(dāng)碳表面氧化達到飽和狀態(tài)時，進一步活化并不能增加電極的峰值電流密度或提高其電化學(xué)活性。因此，F(xiàn)e2+/Fe3+和Cr3+/Cr2+的氧化還原反應(yīng)與電極上的含氧官能團有關(guān)，但含氧官能團也可能促進析氫反應(yīng)。

目前，對Fe2+/Fe3+和Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)機理的研究較少，但普遍認為Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)是決定整個電池反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟，而析氫反應(yīng)是影響Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)的主要因素之一。因此，通過在負極處使用催化劑抑制析氫反應(yīng)，可以改善Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)的動力學(xué)。

Cr3+/Cr2+的氧化還原反應(yīng)可能存在兩種反應(yīng)機理[7]，其中一種是通過形成配合物實現(xiàn)內(nèi)球的電荷轉(zhuǎn)移，另一種是通過界面處電荷的直接轉(zhuǎn)移實現(xiàn)外球的電荷轉(zhuǎn)移，如圖6所示。具體的反應(yīng)機理取決于電極的不同和鹽酸水溶液中Cr絡(luò)合物離子的形態(tài)。

在鹽酸水溶液中，Cr3+以Cr（H2O）63+、[Cr（H2 O）5Cl]2+、[Cr（H2O）4Cl2]+的形式存在，其中，[Cr（H2O）5Cl]2+和[Cr（H2O）4Cl2]+為活性離子；Cr2+以Cr（H2O）62+的形式存在，且Cr（H2O）62+很容易與Cl-反應(yīng)生成[Cr（H2O）5Cl]+。Cl-與Cr3+/Cr2+的配位促進了電荷轉(zhuǎn)移，提高了電池反應(yīng)速率。這是由于Cl-的取代涉及負離子在電極上的吸附，因此電極改性有助于加快電池反應(yīng)速率。綜合分析，[Cr（H2O）5Cl]2+/[Cr（H2O）5Cl]+是比Cr（H2O）63+/Cr（H2O）62+更優(yōu)的氧化還原偶對，通過電極改性促進[Cr（H2O）5Cl]2+/[Cr（H2O）5Cl]+氧化還原對的形成，有助于開發(fā)出性能更優(yōu)的鐵鉻液流電池電極。

3" 電極改性

電極為電化學(xué)反應(yīng)提供了場所，其會直接影響電池的濃度極化、歐姆極化和電化學(xué)極化，從而影響電池的整體性能。因此，研究具有高電化學(xué)活性和循環(huán)穩(wěn)定性的電極和催化劑是研發(fā)高性能鐵鉻液流電池的關(guān)鍵。

目前，電極改性的方法主要分為兩類，分別為電極本體改性和引入催化劑。電極本體改性主要是引入官能團，改變電極結(jié)構(gòu)，增加反應(yīng)面積，從而增加活性位點，促進電荷轉(zhuǎn)移并促進氧化還原反應(yīng)。引入催化劑可以改變電極表面的物理和化學(xué)性質(zhì)，提供特定的活性位點，降低電荷轉(zhuǎn)移阻力，提高反應(yīng)動力學(xué)。用于電極改性的催化劑分為碳基電催化劑、金屬基電催化劑和復(fù)合電催化劑。

3.1" 電極本體改性

電極材料的電化學(xué)性能受到多種因素的影響，包括材料來源、纖維厚度、孔隙率、石墨化程度和表面處理方式。為了提高這些電極的電化學(xué)活性，通常采用熱處理、電化學(xué)氧化、雜原子摻雜或酸刻蝕的方法來增加電極表面的含氧官能團數(shù)量，優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，并提高電極材料的比表面積。

1）熱處理是一種傳統(tǒng)的提高電極反應(yīng)活性的方法。熱處理過程中，高溫促進了電極表面的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致碳表面被刻蝕，從而擴大了電極比表面積或引入活性官能團。此過程可以增加電荷存儲位點，進而有效提高電池性能[8]。

2）電化學(xué)氧化也是一種提高電極材料比表面積、孔隙率和含氧官能團數(shù)量的方法。電化學(xué)氧化的優(yōu)勢在于其參數(shù)具有可調(diào)性，可以精確調(diào)控電極表面的官能團數(shù)量。電化學(xué)氧化法會使電極表面變粗糙，提高其比表面積，同時在表面形成大量的含氧官能團。該方法對電級結(jié)構(gòu)進行了改變，可有效提升電極的電荷存儲能力。

3）雜原子摻雜是一種新興的調(diào)節(jié)碳電極活性的方法，其不僅可以提高電極的電催化活性[9]，還可以改善電極的導(dǎo)電性和與電解液的相互作用。比如：通過在碳氈中摻雜不同的雜原子（比如：氮、氧等）可以引入不同的官能團，可改變碳氈的電子性質(zhì)，增加氧化還原反應(yīng)的活性位點。4）酸刻蝕是一種常用的電極改性方法，其不僅可以通過增加氧化官能團數(shù)量來提高電極的親水性，還可以擴大電極的有效工作面積。例如：采用硼酸熱刻蝕法對石墨氈進行改性，在25%硼酸溶液中熱處理5 h后，石墨氈的電化學(xué)活性和可逆性得到了顯著提高。

3.2" 引入催化劑

碳氈和石墨氈是鐵鉻液流電池的典型電極材料，但其在氧化還原反應(yīng)中的動力學(xué)可逆性差，電化學(xué)活性低。因此，在電極表面引入催化劑是降低氧化還原反應(yīng)能壘、提升電池性能的有效方法。

通過在碳基材料上摻雜雜原子（例如：氮、硼、鹵素等），可以在晶格中產(chǎn)生缺陷，從而調(diào)節(jié)碳基材料的有效表面活性位點和電子親和力，提高其導(dǎo)電性和催化活性。其中，氮是目前研究和應(yīng)用最廣泛的摻雜雜原子。

沉積金屬作為催化劑是最簡便有效的提高電極的性能方法之一。例如：鉍（Bi）金屬因具有優(yōu)異的催化性能，被廣泛應(yīng)用于鐵鉻液流電池中。通過簡單的電沉積法將電解液中的Bi離子還原在石墨氈表面，形成的Bi納米顆粒可以促進氧化還原反應(yīng)，加快電池的電荷轉(zhuǎn)移速度，有效提高電池的電壓效率和能量轉(zhuǎn)換效率[10]。在鐵鉻液流電池中，析氫反應(yīng)會嚴(yán)重影響Cr3+/Cr2+氧化還原對的活性，目前已發(fā)現(xiàn)鉛（Pb）金屬和銦（In）金屬催化劑可以抑制析氫反應(yīng)的發(fā)生，從而提高電池的性能。

除了直接沉積金屬作為催化劑外，金屬氧化物因具有含量豐富、成本低等其他金屬基催化劑所不具備的優(yōu)勢而被廣泛研究，尤其適用于大型儲能系統(tǒng)（比如：液流電池系統(tǒng)）。目前主要使用的金屬氧化物催化劑為氧化氮化鎢（WON）、Ta2O5、LaBO3 （其中B可為V、Cr、Mn、Fe、Co等）。例如：通過一步水熱法在石墨氈表面均勻分布Ta2O5納米粒子，其作為電催化劑，可以提供更多的表面活性氧化官能團和活性位點，增強了親水性和與電解液的接觸面積。

復(fù)合催化劑是指碳基催化劑和金屬基催化劑的組合，通過結(jié)合二者的優(yōu)勢，與單一催化劑相比，實現(xiàn)了性能的顯著提升。這種方法有效解決了金屬氧化物催化劑電導(dǎo)率低的問題，促進了電荷的轉(zhuǎn)移，從而克服了限制電池性能的障礙。此外，碳基催化劑活性位點不足、親水性差的問題可以通過負載型金屬基催化劑加以改善。由于結(jié)合了碳基催化劑和金屬基催化劑的優(yōu)點，復(fù)合催化劑目前被廣泛應(yīng)用于正負極氧化還原反應(yīng)的協(xié)同改進。目前在鐵鉻液流電池的研究中，針對復(fù)合催化劑的研究相對較少，主要是考慮到沉積催化劑方法在實際應(yīng)用中的便捷性和成本。然而，隨著復(fù)合催化劑研究的深入，從鐵鉻液流電池的實際應(yīng)用角度來看，復(fù)合催化劑不僅可以催化Cr3+/Cr2+氧化還原反應(yīng)，抑制副反應(yīng)的發(fā)生，還可以綜合考慮成本和催化效率，具有較高研究價值。

4" 鐵鉻液流電池的應(yīng)用情況

鐵鉻液流電池的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，國內(nèi)外的研究人員對其進行了研究，至今已經(jīng)過了近半個世紀(jì)的發(fā)展歷程。除了鐵鉻液流電池外，全釩液流電池近年來也得到了廣泛的發(fā)展。為明確以上哪種液流電池更適合用于大規(guī)模儲能，對兩種類型的液流電池進行了比較研究，比較結(jié)果如表1所示。

從表1可知：兩種液流電池在高電流密度下具有相同的能量轉(zhuǎn)換效率，但在高功率密度或大容量運行時，鐵鉻液流電池的成本要低得多，運行溫度的范圍也更廣。

近年來，鐵鉻液流電池在原有工作原理的基礎(chǔ)上不斷推進，并取得了一定程度的商業(yè)化應(yīng)用成果。隨著研究深入，未來鐵鉻液流電池的性能有望得到改善，并有可能實現(xiàn)具有成本效益的儲能系統(tǒng)。

2019年底，國家電投集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司自主研發(fā)的首個31.25 kW鐵鉻液流電池電堆——“容和一號”成功下線并通過了檢漏測試，該電堆是當(dāng)時全球最大功率的鐵鉻液流電池電堆。2020年12月23日，河北省張家口市戰(zhàn)石溝光伏電站250kW/1.5MWh鐵鉻液流電池儲能示范項目正式投入試運行，成為中國首個百千瓦級鐵鉻液流電池示范項目[11]。2022年，中國石油大學(xué)（北京）聯(lián)合中海儲能科技有限公司開發(fā)了新一代鐵鉻液流電池產(chǎn)品，并建設(shè)了示范工程；該電池的工作電流密度可達160 mA/cm2，電池堆功率為10～20 kW。懷來市某云數(shù)據(jù)中心500kW/4000kWh鐵鉻液流儲能電站是張家口市首個用戶側(cè)儲能電站，項目建設(shè)內(nèi)容包括兩套鐵鉻液流電池儲能模塊和兩套電解液儲罐。該項目接入電壓為400 V，最大發(fā)電功率可達600 kW，每天可儲存電能4000 kWh，年放電量達146萬kWh，可滿足該云數(shù)據(jù)中心8 h的削峰填谷電力應(yīng)用；其還具有毫秒級的響應(yīng)速度，對增強該零碳云數(shù)據(jù)中心供電可靠性，提升其電力運營的經(jīng)濟性帶來了強力支撐[12]。這不僅是儲能技術(shù)助力數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)零碳的成功實踐案例，也標(biāo)志著鐵鉻液流電池儲能技術(shù)開始從試點示范階段邁向規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用階段。

5" 展望

液流電池以其長循環(huán)壽命、高效率和高安全性被認為是最有前途的儲能裝置之一。近年來，由于大規(guī)模儲能設(shè)備的迫切需求，更具價格優(yōu)勢的鐵鉻液流電池得到了進一步的發(fā)展。但是鐵鉻液流電池的電極改性還有較大的研究空間，特別是催化劑的設(shè)計。由于Cr3+/Cr2+氧化還原對在室溫下的老化問題和較高的工作溫度會促進析氫副反應(yīng)的發(fā)生，嚴(yán)重影響了電池性能，因此進行電極設(shè)計時需要考慮鐵鉻液流電池的特異性。鐵鉻液流電池材料的改進是其未來實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

目前鐵鉻液流電池存在鉻離子活性差、活性離子穿膜、析氫反應(yīng)影響大、循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題，在未來依然需要進行技術(shù)創(chuàng)新和突破以適配儲能。電極作為影響電池整體性能的核心部件，其相關(guān)研究將有助于提高電池的性能。主要體現(xiàn)在優(yōu)化離子傳導(dǎo)膜的離子選擇性以降低離子穿膜現(xiàn)象，提高庫侖效率；選擇合適的添加劑降低析氫副反應(yīng)的影響；提高活性物質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)及電極材料的活性，以降低電池的電化學(xué)極化；進一步降低電池成本，進而推動鐵鉻液流電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[13]。

6" 結(jié)論

本文詳細介紹了目前廣泛用于鐵鉻液流電池電極材料的碳材料，討論了鐵鉻液流電池的反應(yīng)機理，從電極本體改性和引入催化劑兩個方面對電極改性方法進行了分析；總結(jié)了目前鐵鉻液流電池的發(fā)展態(tài)勢，并對其電極改性技術(shù)的未來研究方向進行了展望。

[參考文獻]

[1] 高帆帆. 蒽醌衍生物類液流電池的碳氈電極改性及其性能研究[D]. 天津：天津大學(xué)，2020.

[2] 房茂霖，張英，喬琳，等. 鐵鉻液流電池技術(shù)的研究進展[J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2022，11（5）：1358-1367.

[3] 倪思青，陳杰，張歡，等. Bi/石墨氈電極對鐵鉻液流電池性能的影響[J]. 遼寧科技大學(xué)學(xué)報，2021，44（3）：183-189.

[4] 童雨竹，劉清，陳碩，等. Ce0.8Sm0.2O1.9@TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)電解質(zhì)研究[J]. 有色金屬材料與工程，2019，40（3）：21-26.

[5] 袁野. 輕質(zhì)多功能多孔碳材料的制備及性能研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.

[6] 武子恒. 考慮電池動態(tài)衰減特性的風(fēng)儲聯(lián)合競價策略研究[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2022.

[7] YANG C Y. Catalytic electrodes for the redox flow cell energy storage device[J]. Journal of applied electrochemistry，1982，12：425-434.

[8] 李琦. 基于導(dǎo)電碳布的高性能超級電容器電極材料研究[D]. 南寧：廣西大學(xué)，2022.

[9] HUANG Y Q，DENG Q，WU X W，et al. N，O Co-doped carbon felt for high-performance all-vanadium redox flow battery[J]. International journal of hydrogen energy，2017，42（10）：7177-7185.

[10] LI B，GU M，NIE Z M，et al. Bismuth nanoparticle decorating graphite felt as a high-performance electrode for an all-vanadium redox flow battery[J]. Nano letters，2013，13（3）：1330-1335.

[11] 國家電投. 國家電投2020年度十大新聞 光儲氫占比過半 [EB/OL]. （2021-01-22）. https：//news.bjx.com.cn/html/20210122/1131526.shtml.

[12] 中海儲能. 中海儲能科技（北京）有限公司鐵鉻液流電池開啟產(chǎn)業(yè)化新征程—懷來云數(shù)據(jù)中心500kW/4000kWh鐵鉻液流電池儲能項目交付運營" [EB/OL]. （2023-12-22）. https：//www.zhcnkj.com.cn/news_Detail/31.html.

[13] 房茂霖，張英，喬琳，等. 鐵鉻液流電池技術(shù)的研究進展[J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2022，11（5）：1358-1367.

RESEARCH PROGRESS FOR ELECTRODE MODIFICATIONS IN

FeCr FLOW BATTERY

Wang Xianli1，Qiu Wei2，Zhou Yang2，Wang Yukai3

（1. Yongding River Investment Co.，Ltd，Beijing 100193，China；

2. State Key Laboratory of Heavy Oil Processing，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China；

3. Camford Royal School，Beijing 100093，China）

Abstract：With the widespread application of renewable energy and the continuous improvement of modernization requirements for power grids，F(xiàn)eCr flow batteries are considered one of the preferred technologies for large-scale long-term energy storage due to their high safety，environmental friendliness，and long lifespan. As an electrochemical reaction site，the specific surface area and active site parameters of electrodes have a significant impact on the performance and reliability of batteries. Electrode modification plays a significant role in enhancing the current density and energy conversion efficiency of FeCr flow batteries. Firstly，the main electrode materials used in FeCr flow batteries are introduced in detail in this paper，and the reaction mechanisms of FeCr flow batteries are discussed. Then，a anslysis and summary of electrode modification methods are provided from two aspects： modification of the electrode itself and the use of catalysts. Finally，the current commercial status of FeCr flow batteries is summarized，and future research directions for FeCr flow battery electrode modification are prospected.

Keywords：FeCr flow battery；electrode；catalyst；research progress