本研究合成了共價(jià)連接的雙極分子 1-(2-(4甲氧基-2,5-二甲基苯氧基) 乙基)-1'-甲基-[4,4'-聯(lián)吡啶]-1,1'-六氟磷酸二鎓 (VIODAMB) 并應(yīng)用 將這種新化合物作為陽(yáng)極電解液和陰極電解液加入到非水有機(jī)氧化還原液流電池 (NAORFB) 中。 我們證明這種對(duì)稱電解質(zhì)可以減輕液流電池中的交叉污染問題。 該化合物在乙腈中的溶解度提高了0.66 M。 在循環(huán)測(cè)試中，流動(dòng)電池在 1.5 mA cm
-2的電流密度下在35次循環(huán)中提供了80%的容量保持率85%的能量效率。
圖1.二茂鐵基和二烷氧基苯基雙極分子在氫氧化鈉溶液中的應(yīng)用比較。
圖 2. 雙極分子 VIODAMB 的合成過程。
圖 3. CV 曲線、前沿分子軌道和擬議的VIODAMB氧化還原機(jī)制。LUMO：最低未占分子軌道； HOMO：最高占據(jù)分子軌道；SOMO：?jiǎn)握挤肿榆壍馈?br />
圖 4. 5 mM VIODAMB 電解質(zhì)溶液在1.0 M LiTFSI/MeCN中的LSV研究：(a) LSV 曲線，轉(zhuǎn)速?gòu)?300 rpm 增加到 2100 rpm；(b)陽(yáng)極和陰極側(cè)極限電流(i
L)與旋轉(zhuǎn)速率 (ω
1/2) 平方根的擬合線性 Levich 圖； (c, e) i
-1 到 ω
-1/2 的線性擬合 Koutecky-Levich 圖； 和 (d, f) logikas 的擬合圖是過電位 (η) 的函數(shù)。
圖 5. (a) 帶有微孔膜分離器的 VIODAMB 對(duì)稱 RFB 的圖示。(b)極性反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中的電壓和容量 vs 時(shí)間曲線。(c)在1 M LiTFSI/MeCN 中使用 0.01M VIODAMB的電池的充放電容量保持率和效率。(d)具有明確充電/放電平臺(tái)的電位-時(shí)間曲線。
圖6. (a)在不同濃度下具有庫(kù)侖效率和能量效率的流通池的代表性充放電曲線。(b)隨著電流密度從 10 mA cm
-2 增加到 40 mA cm
-2，RFB 的電壓曲線。(c)在電流密度為 10 mA cm
-2 時(shí)，電解液濃度為 0.1 M 時(shí)電池的容量和效率。（d）通過將電解質(zhì)稀釋至2 mM，在循環(huán)前后陰極電解液和陽(yáng)極電解液的循環(huán)伏安分析。
相關(guān)科研成果由香港科技大學(xué)
Tianshou Zhao和Tianshou Zhao等人于2021年發(fā)表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering（https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c07190）上。原文：Artificial Bipolar Redox-Active Molecule for Symmetric Nonaqueous Redox Flow Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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