浙江理工大学基于新型仿生设计提高水系有机液流电池体系稳定性

日期:2021-03-04 09:46:20 来源:互联网 编辑:小狐 阅读人数:330

近年来储能技术的快速发展极大提高了可再生能源的利用率,使得以风电光伏为代表的可再生能源发电的成本快速降低,对减少化石能源使用、减少碳排放量了有效途径。作为再生能源储能明日之星,水系液流电池可以将电能为化学能进行储存,安全性高,非常适合大型储能的应用。

浙江理工大学基于新型仿生设计提高水系有机液流电池体系稳定性(图1)

近日,浙江理工大学理学院化学系季云龙博士以通讯在国际权威期刊德国应用化学Angew. Chem. Int. Ed.发表封面文章Biomimetic Amino Acid Functionalized Phenazine Flow Batteries with Long Lifetime at Near‐Neutral pHAngew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202014610该研究主要发展了新型仿生设计水溶性吩嗪类化合物,应用于水系有机液流电池体系并展现出优异的稳定性。

浙江理工大学基于新型仿生设计提高水系有机液流电池体系稳定性(图2)

氨基酸作为蛋白质的基本单元,是正常代谢、维持生命的基础物质,通过折叠组装构成蛋白质特定的分子结构,赋予其生物活性。研究人员创新地使用了自然界广泛的氨基酸作为功能化基团,通过简单的一步偶联反应,合成了一系列具有双电子转移中心的水溶性吩嗪类衍生物(AFP)利用氨基酸的给电子特性,降低其氧化还原电势,拓宽液流电池的工作电压范围;利用氨基酸的天然水溶性特点,进一步提高液流电池的能量密度。该研究报道的水系液流电池在长时间的恒压充放循环过程中表现优异,具有极低的容量衰减(0.000002%每圈, 0.0015%每天)意味着该类液流电池体系在长时间充放电的状态下,仅表现出每年0.5%的衰减,在水系储能中具有强大的应用价值。该研究结果预示了氨基酸功能修饰的吩嗪化合物在水系有机液流电池中巨大的应用潜力。该研究了一种新型高稳定性水系有机分子结构骨架设计策略,为进一步设计构建高性能水系液流电池了重要理论依据。

季云龙博士2015年毕业于上海有机化学研究所,先后在美国亚利桑那州立大学,哈佛大学从事博士后研究。2019年11月加入浙江理工大学理学院化学系,致力于发展新型有机能源储存与转换材料并研究其器件的应用。

浙江理工大学、新材料资讯

本文相关词条概念解析:

电池

化学电源俗称为电池,是一种利用物质的化学反应所释放出来的能量直接转化为电能的装置。电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间,能把化学能或者光能转变为电能的装置,主要有化学电池、太阳能电池和原子能电池。电池具有正极、负极之分。电池使用过程电池放电过程,电池放电时在负极上进行氧化反应,向外提供电子,在正极上进行还原反应,从外电路接受电子,电流经外电路而从正极流向负极,电解质是离子导体,离子在电池内部的正负极之间的定向移动而导电,阳离子流向正极,阴离子流向负极。电池放电的负极为阳极,放电的正极为阴极,在阳极两类导体界面上发生氧化反应,在阴极的两类导体界面上发生还原反应。

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