Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей

ORAM — это органические редокс-активные молекулы. Они разнообразны и многочисленны, что позволяет эффективно и стабильно хранить энергию в водных органических проточных батареях, AOFB.

Но чтобы использовать их на практике, нужно решить проблему стабильности ОРАМ: побочные реакции могут дезактивировать их. Кроме того, стабильность на воздухе остаётся проблемой для многих ORAM.

Исследовательская группа из Даляньского института химической физики Китайской академии наук разработала новые производные нафталина. Они стабильны на воздухе и могут быть эффективными католитами для AOFB.

Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability. Оно показало, что новые ORAM могут долго работать даже в условиях воздух-атмосфера.

У ORAM есть проблемы: он нестабилен и дорог, особенно без защиты инертным газом. Это может привести к потере ёмкости батареи и сокращению срока её службы.

В этом исследовании учёные синтезировали производные нафталина. Они использовали масштабируемый подход, сочетающий химические и электрохимические методы in situ. Такой подход упростил очистку и снизил стоимость синтеза.

Исследователи показали, как меняется структура производных нафталина в ходе электрохимического процесса. Полученные производные нафталина имеют многозамещённый каркас с гидрофильными алкиламиновыми каркасами. Это защищает их от побочных реакций и улучшает растворимость в водных электролитах.

AOFB на основе нафталина продемонстрировали стабильную работу:

• в течение 850 циклов (около 40 дней) с ёмкостью 50 А-ч Л-1;
• около 600 циклов (примерно 22 дня) без снижения ёмкости и эффективности при непрерывном потоке воздуха в католите.

Это говорит о стабильности католита на основе нафталина на воздухе.

Исследователи получили больше производных нафталина — до 5 кг на горшок.

Опытные образцы батарей с этими производными показали среднюю ёмкость около 330 Ач и стабильность в течение 270 циклов (примерно 27 дней), при этом ёмкость сохранялась на 99,95% за цикл.

По словам профессора Ли, это исследование может открыть новые возможности для разработки устойчивых к воздуху молекул для электрохимического хранения энергии.

28.08.2024