为了满足人们对可再生能源高效利用的需求，开发和应用安全、低成本的大规模储能系统具有重要意义。氧化还原液流电池因其独立的能源/动力部署、低成本、长寿命和高安全性而被认为是解决这一挑战的一种有前途的替代方案。与无机金属液流电池不同，水系有机氧化还原液流电池（AORFBs）有多种水溶性氧化还原活性物质可供选择，如醌、氮氧自由基、紫精、二茂铁、氮杂环和荧酮。这些有机分子主要由C、H、O和N组成，可降低电池成本。
近日，西安交通大学宋江选教授，Hao Fan报道了通过一种用于中性水溶液有机氧化还原液流电池（AORFB）的空间结构调控策略，首次开发出一种稳定的棒状磺化紫精（R-Vi）衍生物。
文章要点
1）研究发现，得到的R-Vi在4,4‘-联吡啶核环的2,2’,6,6‘-位上有四个单独的甲基。被束缚的甲基限制了烷基链和磺酸阴离子的运动，从而驱动空间结构从S字形变成杆状。
2）具有大分子尺寸、弱电荷吸引的R-Vi的透过率极低，仅为典型S型紫精的14.7%。此外，甲基的供电子效应使R-Vi在基于单电子储存紫精AORFBs中具有-0.55 V（vs.SHE）的最低氧化还原电位。
3）采用R-Vi阳极液和K4Fe(CN)6阴极液的AORFB在连续3200次循环中，能效高达87%，容量衰减率仅为0.007%。
文章要点
Hongbin Li, et al, Spatial Structure Regulation: A Rod-Shaped Viologen Enables Long Lifetime in Aqueous Redox Flow Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202110010
https://doi.org/10.1002/anie.202110010
