Nature Chem：电化学可分解和重新生成的有机氧化还原流动电池

纳米技术

2022-06-19

溶液有机氧化还原流动相电池是一种安全、具有价格优势的电池技术，能够有助于通过解决从间歇性可再生能源产生的电能进行能量存储的问题。但是，氧化还原有机流动相电池存在分子分解的问题和挑战。通过分子结构调控的方式能够改善有机分子的稳定性，但是合成价格较高、并且导致有机分子的分子量增加。

有鉴于此，哈佛大学Michael J. Aziz、Roy G. Gordon、剑桥大学Clare P. Grey等报道发现2,6-二羟基-蒽醌（DHAQ）无需进一步结构调控，分子在分解后重生的方式，实现了一种具有价格优势的长寿命溶液有机氧化还原流动相电池。

本文要点

（1）

通过原位NMR、ESR表征、电化学分析，发现2,6-二羟基-蒽酮（DHA）以及互变异构分子2,6-二羟基-蒽酚（DHAL）能够重新生成DHAQ。

DHA/DHAL重新生成DHAQ的过程包括两步：DHA(L)^2-通过单电子转移氧化生成二聚体(DHA)₂^4-，随后通过三电子转移(DHA)₂^4-氧化为DHAQ^2-。通过这种电解质的自身氧化还原反应，在无需引入其他离子时，在电池正极电解液重新建立平衡。

（2）

通过搭建DHAQ|Fe(CN)₆碱性流动相溶液电池，展示了通过电化学方式重新生成电解质的优势，进一步发现电解质在pH 0同样能够电化学重生。

这种电化学重生策略可能拓展至其他与萘醌有关可能生成萘酮物种的电池体系，这种电化学重生策略为发展存储间歇性可再生电能量提供了一种具有前景的技术。

参考文献

Jing, Y., Zhao, E.W., Goulet, MA. et al. In situ electrochemical recomposition of decomposed redox-active species in aqueous organic flow batteries. Nat. Chem. (2022)

DOI: 10.1038/s41557-022-00967-4

https://www.nature.com/articles/s41557-022-00967-4