研究概述
水系有机液流电池(AOFBs)在大规模储能方面具有巨大潜力。
然而,稳定的有机氧化还原活性分子(ORAMs)的可扩展、绿色经济的合成方法仍然是其实际应用所必需的。
基于此,2024年10月21日,中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员/张长昆研究员/侯广进研究员在国际期刊Advanced Materials发表题为《In Situ Molecular Reconfiguration of Pyrene Redox-Active Molecules for High-Performance Aqueous Organic Flow Batteries》的研究论文。
在这里,研究人员通过在液流电池中进行原位有机电解策略,获得了芘基ORAMs。
研究揭示,在电解过程中,水攻击芘分子,导致分子重构,产生多种异构体和二聚体,这可以通过调节芘前体的局部电子云密度和空间位阻来调节。
因此,分子重构的芘基正极电解液,即使没有进一步纯化,也实现了高达约96%的电解液利用率和超过50 Ah L−1的体积容量。
令人惊讶的是,得益于芘核的坚固芳香结构,电池获得了优异的稳定性,在约70天内几乎没有容量衰减。
该研究中对芘基ORAMs的原位电合成的见解将为设计超稳定的ORAMs用于AOFB应用提供指导。
图文解读
图1: 芘分子原位重构的一般过程及其在AOFBs中的应用
图2:原位1H NMR, 2D 1H-1H TCOSY NMR,原位EPR谱,以及HPTS在电化学过程中的结构演变
图3:HPTS和DMAMPO电解液在不同浓度下的循环性能
文献信息
In Situ Molecular Reconfiguration of Pyrene Redox-Active Molecules for High-Performance Aqueous Organic Flow Batteries, Advanced Materials, 2024.https://doi.org/10.1002/adma.202412197
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