Výzkumníci z Dalianského institutu chemické fyziky (DICP) Čínské akademie věd (CAS) dosáhli významného pokroku v oblasti udržitelného ukládání energie. Tým vedený profesory LI Xianfengem a ZHANG Changkunem tvrdí, že vyvinul nové deriváty naftalenu s aktivními hydroxyly a dimethylaminovými strukturami, které jsou stabilní na vzduchu a slouží jako účinné katolyty pro vodné organické průtokové baterie (AOFB).
Průlom v oblasti organických redoxně aktivních molekul
Organické redoxně aktivní molekuly (ORAM) jsou hojné a rozmanité, nabízející značný potenciál pro cenově dostupné a udržitelné ukládání energie. Dosud však byla jejich stabilita během procesu nabíjení a vybíjení kritickým problémem, protože vedlejší reakce mohly způsobit jejich deaktivaci a ztrátu redoxní aktivity. Stabilita na vzduchu zůstávala výzvou pro mnoho ORAM, což komplikovalo jejich praktické využití.
Zdroj: Eurekalert
Inovativní přístup k syntéze
Výzkumníci v této studii, publikované v časopise Nature Sustainability, syntetizovali aktivní deriváty naftalenu pomocí škálovatelného přístupu, který kombinoval chemické a in situ elektrochemické metody. Tento přístup zjednodušil proces čištění a výrazně snížil náklady na syntézu molekul.
AOFB s 1,5 mol/L naftalenového katolytu vykazovala stabilní cyklický výkon po dobu 850 cyklů (přibližně 40 dní) s kapacitou 50 Ah/L. Pozoruhodné je, že i při kontinuálním proudění vzduchu v katolytu mohla naftalenová AOFB běžet plynule po dobu přibližně 600 cyklů (asi 22 dní) bez poklesu kapacity a účinnosti. To prokázalo vynikající vzduchovou stabilitu naftalenového katolytu.
Zdroj: Array
Škálování na požadovanou úroveň
Výzkumníci také úspěšně zvýšili přípravu derivátů naftalenu na kilogramové měřítko (5 kg na dávku). Pilotní bateriové soubory obsahující tyto deriváty naftalenu dosáhly průměrné kapacity systému přibližně 330 Ah. Vykazovaly pozoruhodnou cyklickou stabilitu po dobu 270 cyklů (asi 27 dní) se zachováním kapacity 99,95 % na cyklus.
Mohlo by vás zajímat
Význam pro budoucnost ukládání energie
"Tato studie by měla otevřít nové pole v designu molekul stabilních na vzduchu pro udržitelné a na vzduchu stabilní elektrochemické ukládání energie," uvedl profesor LI.
Tento výzkum představuje významný krok vpřed v vývoji vysoce účinných a stabilních organických materiálů pro průtokové baterie. Potenciál pro škálování výroby a vynikající výkon těchto nových materiálů otevírá podle vědců cestu k širšímu využití udržitelných technologií ukládání energie v budoucnosti.
