Aqueous organic redox-targeting flow battery based on Nernstian-potential-driven anodic redoxtargeting reactions
Journal of Materials Chemistry A (IF 14.5), 2022, 10, 6740-6747. DOI: 10.1039/d1ta10763a
Hongchao Zhang, Qinghong Huang, Xue Xia, Yanjun Shi, Yong-Miao Shen, Juan Xu,* Zhidong Chen and Jianyu Cao*
水系有机液流电池(AOFB)可使用具有高理论比容量、资源丰富、易规模化制取和环境友好的氧化还原活性有机分子/聚合物作为储能电解质材料，因而在大规模储能方面应用前景广阔。然而，有机材料在水溶液体系中的较低溶解度和高粘度特性极大地限制了它们的实际应用。我院曹剑瑜-许娟团队最近设计开发了一种具有高比容量和快速的氧化还原反应动力学速率的有机固态储能材料——三苯并[a,c,i]吩嗪-10,15-二酮(TBPDO), 通过利用TBPDO与两种水溶性氧化还原穿梭分子(蒽黄酸和指甲花醌)之间能斯特电位驱动的单分子氧化还原靶向(SMRT)反应，有效规避了有机活性电解质材料的溶解度限制，从而显著提高AOFB的能量密度。组建的以TBPDO为阳极容量助推器的氧化还原靶向液流电池(RTFB)表现出显著增强的容积比容量(能量密度)和高的材料利用率(80.2%)。在长期充放电循环期间，每个循环的容量保持率达到99.82%，平均能量效率80.7%。
此项研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省绿色催化重点实验室科学基金和企业横向合作项目的资助。曹剑瑜-许娟课题组长期致力于有机电活性材料和相关液流电池技术的基础和应用研究。近年来，课题组在有机液流电池、有机混合液流电池和有机水系电池等领域取得了一系列成果，先后在J. Mater. Chem. A (2017、2020、2021、2022)、Chem. Commun. (2020)、J. Power Sources(2018、2019、2020)、Carbon (2020)、ACS Appl. Energy Mater. (2021、2022)和Org. Lett. (2022)等学术刊物上发表相关研究论文。
