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)測試中，流動電池在 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：單占分子軌道。
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)速從 300 rpm 增加到 2100 rpm；(b)陽極和陰極側(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/放電平臺的電位-時(shí)間曲線。
圖6. (a)在不同濃度下具有庫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
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