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西湖大學(xué)開發(fā)新型有機儲能材料

作者:數(shù)字儲能網(wǎng)新聞中心 來源:西湖大學(xué) 發(fā)布時間:2023-09-20 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:近日,西湖大學(xué)研究員王盼團隊與哈佛大學(xué)博士Michael J. Aziz團隊、中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院博士季云龍團隊合作,開發(fā)了一類基于吩嗪衍生物的水溶性有機儲能小分子,并提出了在水系有機液流電池充放電過程中實現(xiàn)電化學(xué)碳捕獲一體化的方法。也就是說,基于一種新合成的小分子,他們開發(fā)了能夠捕獲與釋放二氧化碳的水系液流電池。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·能源》上。

二氧化碳捕集-釋放和能量儲存-輸送系統(tǒng)。課題組供圖

  在前期研究工作中,他們發(fā)現(xiàn)吩嗪類有機小分子在充放電過程中,由于其獨特的質(zhì)子耦合氧化還原特性,會在水溶液中引起“pH搖擺”的現(xiàn)象。于是想到如何利用這一現(xiàn)象、借助液流電池系統(tǒng)來充當(dāng)這位“碳捕手”。

  他們根據(jù)不同功能及應(yīng)用場景,開發(fā)了一系列吩嗪“家族”的新成員。新成員1,8-ESP與1,6-AFP共享同樣的“骨架”(母核),但嫁接著不一樣的“肢體”(官能團,指的是影響有機化合物的物理化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團);上一代小分子所使用的是氨基酸,而這一代,團隊換上了磺酸根。

  于是,“老骨架”抽出新芽,迸發(fā)了新的生機:它既能實現(xiàn)水系液流電池的儲能功用,也能捕集與釋放二氧化碳。

  研究人員測試了1,8-ESP的水系液流電池的性能,發(fā)現(xiàn)它具有一系列較為優(yōu)越的表現(xiàn)。這個小分子及其發(fā)展而來的電池,具有“從酸到堿”都適宜的高水溶性、較好的二氧化碳捕獲表現(xiàn)、較高的穩(wěn)定性、良好的抗氧化性和較低的能量成本。

  換言之,王盼實驗室成功實現(xiàn)了對二氧化碳的高效高容量捕集。在實際運行過程中,以1,8-ESP為活性物質(zhì)的電池體系,既可作為二氧化碳捕集系統(tǒng),也可同時進行能量存儲。該系統(tǒng)能夠根據(jù)市場與實際需求,來進行儲能與碳捕集的及時調(diào)整與響應(yīng),以獲得最大經(jīng)濟效益。

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