On the electrocatalytically active sites in graphene-based vanadium redox flow batteries

石墨烯 氧化还原 电化学 密度泛函理论 碳纤维 电子转移 氧气 材料科学 纳米技术 电催化剂 半反应 化学 光化学 电极 无机化学 计算化学 有机化学 物理化学 复合数 复合材料
作者
Ridge M. Bachman,Derek M. Hall,Ljubis̆a R. Radović
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:201: 891-899 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2022.10.004
摘要

There is too much controversy and too little interdisciplinary analysis of the role of carbon electrodes in a wide range of electrochemical and electrocatalytic processes. Here we focus on vanadium redox flow batteries (VRFB), which play a central role in the transition to renewable energy sources in the electricity sector of the global economy. We used density functional theory (DFT) to determine the relationship between chemically and electrocatalytically active sites on the positive electrode and the effects of chemical surface modification that introduces a variety of oxygen functional groups. Carefully selected aromatic (Ar) model clusters were analyzed to assess the extent of the electron density accumulation on and around the free carbon sites at graphene edges. The results reveal trends that help to resolve the controversies surrounding the role of phenolic or carboxyl groups in the redox mechanism. We conclude, in agreement with other chemical and electrocatalytic reactions that involve oxygen transfer (e.g., CO2 gasification or oxygen reduction reaction), that carbene-type edge carbon atoms are responsible for VO2+ adsorption and reduction of V5+ to V4+ in VO2+. The presence of Ar-OH and Ar-COOH groups can actually inhibit the redox process as a consequence of hydrogen and/or oxygen migration to the adjacent active sites. The presence of ArO groups, while affecting the electron density at the active sites, is confirmed to have a positive effect of stabilizing the free zigzag carbon sites in a triplet ground state.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
不吃香菜完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
脑洞疼应助Chiara采纳,获得10
3秒前
英姑应助东方楚才采纳,获得10
3秒前
CipherSage应助zjcomposite采纳,获得10
3秒前
默默语薇发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
pignai发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
刘卿婷完成签到,获得积分10
5秒前
开瑾发布了新的文献求助10
6秒前
Owen应助ZeSheng采纳,获得10
6秒前
稳重的傲芙完成签到,获得积分10
7秒前
诗和远方发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
dreamboat发布了新的文献求助10
9秒前
你有事嘛发布了新的文献求助10
9秒前
RANSETI完成签到,获得积分10
9秒前
思源应助刘卿婷采纳,获得20
9秒前
10秒前
10秒前
大个应助研友_8Raw2Z采纳,获得10
11秒前
复杂豆芽完成签到 ,获得积分10
11秒前
李静发布了新的文献求助10
11秒前
开瑾完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
yulinhai发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
DamenS完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
mango发布了新的文献求助10
13秒前
动人的剑发布了新的文献求助10
14秒前
Alan发布了新的文献求助10
14秒前
笨笨幼蓉完成签到,获得积分10
14秒前
小马甲应助聪明的寒烟采纳,获得10
14秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 1000
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
nephSAP® Nephrology Self-Assessment Program - Hypertension The American Society of Nephrology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5632254
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4726532
关于积分的说明 14981567
捐赠科研通 4790212
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2558228
邀请新用户注册赠送积分活动 1518633
关于科研通互助平台的介绍 1479071