ترکیب جدیدی که امکان ذخیره انرژی باتری را در مقیاس بزرگ فراهم می کند - سیلور 7

به گزارش خبرنگاران و به نقل از تک اکسپلور، پژوهشگران دانشگاه فناوری جنوب چین(SCUT) برای تولید یک باتری جریان ردوکس مقرون به صرفه، یک ترکیب مولکولی ابداع کرده اند که مانند یک الکترولیت کم هزینه عمل می کند و یک باتری با جریان پایدار را قادر می سازد تا 99/98 درصد ظرفیت را در هر چرخه حفظ کند.

این باتری که از دو مخزن الکترولیت های مایع تشکیل شده است، مایعات مثبت و منفی را در امتداد غشایی که بین الکترودها واقع شده است، پمپاژ می کند و تبادل یونی را برای تولید انرژی سهولت می بخشد. ژنگزینگ لیانگ(Zhenxing Liang)، از پژوهشگران این پروژه گفت: کار قابل توجهی به توسعه مایع الکترولیت منفی اختصاص داده شده اما مایع الکترولیت مثبت کمتر مورد توجه قرار گرفته است.

وی اضافه کرد: باتری های جریان ردوکس آبی می توانند خروجی الکتریکی پایداری را برای استفاده از انرژی ناپایدار خورشید و باد داشته باشند و به عنوان یک فناوری ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ شناخته شده اند. فراوانی عنصر، هزینه کم و کنترل مولکولی روی ویژگی های الکتروشیمیایی برای هر دو الکترولیت مثبت و منفی، به عنوان راهی برای توسعه نسل بعدی باتری های جریان ردوکس در نظر گرفته می شوند.

لیانگ و گروهش، بر یک ترکیب شیمیایی موسوم به TEMPO تمرکز کردند که حالت های اکسیداسیون آن به سادگی معکوس می شوند و پتانسیل بالایی برای انرژی دارد. کیفیت این ماده در الکترولیت های مثبت، مطلوب است.

لیانگ گفت: با وجود این، TEMPO به دلیل آب گریزی بالای اسکلت مولکولی نمی تواند مستقیما روی باتری های جریان ردوکس آبی اعمال شود. اگر TEMPO بدون تغییر باقی بماند، در مایع مورد نیاز برای تسهیل تبادل انرژی در باتری های جریان ردوکس حل نمی شود. ما راهبردی را برای فعال کردن TEMPO با ویولوژن(viologen) ارائه داده ایم که یک ترکیب آلی با واکنش های ردوکس بسیار برگشت پذیر است. هدف ما از این کار، بهبود آب دوستی TEMPO بود.

به گفته لیانگ، توانایی حل شدن در آب ویولوژن آنقدر بالا است که توانایی TEMPO را نیز برای حل شدن در آب افزایش می دهد. همچنین ویولوژن، الکترون ها را از شرکای اتمی آزاد می کند. این کار، پتانسیل آن را برای تغییر حالت اکسیداتیو افزایش می دهد. همچنین ویولوژن، یک نمک است که رسانایی مناسب در محلول آبی را برای TEMPO فراهم می کند.

هنگامی که TEMPO تولیدشده، با ویولوژن اصلاح شده در یک باتری جریان ردوکس آزمایش شد، پژوهشگران دریافتند که باتری می تواند 99/98 درصد ظرفیت را در هر چرخه حفظ کند. این بدان معناست که باتری می تواند تقریبا همه انرژی ذخیره شده خود را هنگامی که از آن استفاده نمی شود، نگه دارد.

لیانگ گفت: این کار بر معایب TEMPO غلبه می کند و کاربرد آن را در باتری های جریان ردوکس آبی تحقق می بخشد. مفهوم طراحی مولکولی، راهبردی را برای ارائه مواد آلی الکتریکی تازه ارائه می کند و پایه ای را برای کاربرد باتری جریان ردوکس آبی به وجود می آورد.

این پژوهش، در مجله Energy Material Advances به چاپ رسید.