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最新发现:药物材料“吩嗪”可替代电池中的钒

2018-06-08 13:43:07.0 来源:材料科技在线

 

日前有研究发现,一种用于燃料和抗生素的有机分子可能成为制造更廉价高效氧化还原液流电池的关键。能源部位于西北太平洋国家实验室的科学家们开发了一种基于吩嗪的高度可逆的水溶性物质,可作为钒的替代品——钒在电网规模电池中用于储存电力。


 


为了降低氧化还原液流电池的成本,美国太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员开发了这种材料。目前,许多商业氧化还原液流电池使用钒基电解质。钒主要用于炼钢和商品材料,其成本可能因供需而异。据《自然能源》杂志报道,为了克服这些成本限制,美国太平洋西北国家实验室科学家开发出了一种新的吩嗪基材料作为钒的替代品

 

“这是有机液流电池的一项重大发展,”美国能源部电力办公室能源存储总监ImreGyuk表示支持PNNL的这项工作。“人们对水溶性有机氧化还原材料作为钒基电池的替代品的潜力非常感兴趣,但问题是如何让材料溶解在水中并保持所需的电化学性质。”

 

PNNL研究小组由首席科学家WeiWang领导,他们发现吩嗪这种天然存在的化合物 - 具有电池所需的氧化还原反应,但缺点是不溶于水。为此,PNNL的研究人员开发出一种化学修饰吩嗪的方法,改性后的衍生物不仅可溶于水,其氧化还原性能也得到了提升。当溶解在电解质溶液中时,研究小组测试发现有90%的溶解吩嗪能够携带能量。

 

据Wang先生介绍,尽管团队仍需进行成本分析,但这种改性方式简单易行,可进行大规模生产,并且吩嗪前体化学品易于购得且价格低廉,总体上还是非常有应用前景。

 

“这次研究的结果令人振奋,”Wang表示,“我们不仅开发出了一种可行的钒替代品,还开发出了一种结构化的虚拟筛选方法,这套方法未来可以帮助我们找到更多有前途的新材料。”
PNNL将继续测试吩嗪型阳极电解液(负电解质)并计划开发相应的阴极电解液(正电解质)。研究结果综合起来,预计可开发出新型氧化还原液流电池。


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