与传统的液流电池相比,水性有机液流电池(AOFBs)具有元素丰富、可裁剪等独特优势,但获得空气稳定、高性能的电解液仍是其实用化的主要挑战之一。一般情况下,有机电解液的稳定性与有机氧化还原物种的结构和电解液环境有关。
近日,中科院大连化物所李先锋研究员,Changkun Zhang,大连交通大学Jie Fu基于原位核磁共振和非原位EPR谱对MB电解液氧化还原反应机理的分析表明,MB电解液中的抗氧自由基MBH22+·和还原状态HMBH22+对MB电解液的可逆性起重要作用,这可归因于在酸性溶液中MB骨架上强烈的自旋离域。
文章要点
1)V-MB单电池暂停循环(12-48 h)实验表明,MB电解液在空气中具有良好的化学稳定性和电化学稳定性。基于MB电解液的10个单元、1000 cm2的FB电堆在0.5 V下的放电功率大于1 kW,循环一个月以上的容量保持稳定。
2)高温下的分子加速衰减测试表明,还原状态的HMBH22+表现出超高的稳定性。虽然原始MB的副反应在70 °C时很严重,但大多数分解的分子仍然保留着氧化还原中心,只有轻微的容量衰减。
本工作中优异的性能和稳定的MB电解液为高性能AOFBs的大规模储能实用化铺平了道路。
参考文献
Yonghui Zhang, et al, Insight into Air-stable Methylene Blue Catholyte towards kW-scale Practical Aqueous Organic Flow Batteries, Energy Environ. Sci., 2023
DOI: 10.1039/D2EE03051A
https://doi.org/10.1039/D2EE03051A