研究论文介绍

有机氧化还原流液电池的新进展:低聚物活性物质的利用

本文来自日文版,翻译投稿 Suming

在2017年,Helms等人开发了一种使用低聚物作为活性材料的方法,以防止氧化还原液流电池中出现电解液渗流的交叉渗流现象。

Macromolecular Design Strategies for Preventing Active-Material Crossover in Non-Aqueous All-Organic Redox-Flow Batteries” Doris, S. E.; Ward, A. L.; Baskin, A.; Frischmann, P. D.; Gavvalapalli, N.; Chénard, E.; Sevov, C. S.; Prendergast, D.; Moore, J. S.; Helms, B. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1595–1599. DOI: 10.1002/anie.201610582

 

课题设计

我们希望能通过有效的利用风能、太阳能等自然能源,来开发大规模的储能系统。而氧化还原液流电池(RFB)因为其具有可自由调节规模的特点,因而它很适合长期储存。为了验证此目的我们也进行了相关的演示实验。不过,正极(负极)活性物质穿透隔板并进入负极(正极)的交叉渗流现象是各种氧化还原液流电池(RFB)所共有的问题。近来,已经报道了很多通过利用聚合物作为活性材料来抑制交叉渗流现象的方法,但是,高分子活性物质在流动装置内有可能发生堵塞,可能会因为其有粘性的原因而无法进行高效的流动。如何兼容使用廉价且低粘度的活性物质和便宜的分离器来实现目的,就成了我们的所要研究的课题。

 

实现途径:活性物质的低聚化  

Helms等人在分离器中使用具有1nm以下孔径的微孔膜,即使是与三聚体一样大小的分子也可以用作活性物质而不会引起交叉渗流现象。他们合成了嵌入乙基紫骨架的单体和寡聚体[二聚体,三聚体],并可以在-0.75V的电位下可逆地还原(0.1 M LiPF6 in acetontrile),另外还估算出单体、二聚体和三聚体的尺寸分别在8.8nm,12.3nm和16.8nm左右。