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與全液體氧化還原液流電池（RFBs）相比，混合RFB可以提供更高的能量密度。然而，混合RFB的負極通常利用金屬沉積反應（例如鋅金屬），其具有嚴重的枝晶生長和較差的長期穩定性，尤其是在高面積容量和電流密度下。

圖1. 轉換型全鐵混合RFB正/負極氧化還原對的電化學行為

在此，香港中文大學盧怡君等人提出并展示了使用高負載固體轉換型電極代替金屬沉積電極，以在混合RFB中實現高面積容量/電流密度下的高循環穩定性。

這項研究所提出的均勻分布在三維導電基底（例如碳氈或泡沫鎳）中的固體轉換型電極材料在不同氧化還原狀態之間進行固-固轉化，轉換型固體電極的面積容量和電流密度可以通過電極負載進行調節，不受枝晶限制。與傳統的鋅金屬負極相比，這種轉換型電極顯示出優異的面積容量、電流密度和循環穩定性。

圖2. 高負載轉換型負極在高面積容量下的循環穩定性

作為概念驗證，作者以Fe₃O₄/Fe(OH)₂轉換型負極為示例，并將其與廣泛使用的液態鐵氰化物 (Fe(CN)₆^3- ) 和亞鐵氰化物 (Fe(CN)₆^4-)正極電解質耦合形成堿性轉換型全鐵混合RFB，具有前所未有的高循環面積容量。

在50 mA cm^-2下循環200次（1000小時）后容量為126.6 mAh cm^-2，60 mA cm^-2下100次循環（700小時）后面積容量為215 mAh cm^-2且循環過程無容量衰減。這種方法為開發用于大規模電網儲能應用的高能量、低成本和長壽命混合RFB提供了新方向。

圖3. 轉換型全鐵混合RFB與其他混合RFB系統的比較

High-Areal-Capacity Conversion Type Iron-Based Hybrid Redox Flow Batteries, Energy & Environmental Science 2021

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