新式仿生规划水溶性吩嗪类化合物 用氨基酸下降电池容量衰减

记者1月20日从西湖大学了解到，西湖大学理学院特聘研讨员王盼课题组及其协作团队使用氨基酸开展了新式仿生规划水溶性吩嗪类化合物，赋予水系有机液流电池体系极低的电池容量衰减。

该研讨供给了一种新式高安稳性水系有机分子结构骨架规划战略，为进一步规划构建高功用水系液流电池供给了重要理论依据。这一最新效果日前作为封面文章发表于《德国使用化学》期刊。

安全性较高的储能体系

“作为液流电池的一种，水系有机液流电池使用水作为介质，是具有较高安全性的储能体系。”王盼说，液流电池可以将电能转化为化学能进行贮存，它经过活性物质在电极外表产生氧化复原反响来贮存和开释能量。

研讨人员介绍，水系有机液流电池的活性资料，来历于天然中储量丰厚的碳、氮、氧等元素，这些元素在分子结构上可修改可调理，可以经过有机官能团得失电子的氧化复原行为，完结化学能与电能的彼此转化。

而有机分子中的多电子搬运及其多样的可规划性，赋予了水系有机液流电池共同灵敏的优势，使之成为液流电池开展的新趋势。

“在水系液流电池范畴，一系列根据蒽醌、紫罗碱、二茂铁、氮杂芳环等有机结构骨架的分子，已展示了较为杰出的功用和使用远景。”王盼说，但是，现在绝大部分研讨工作都是根据商业可得的已知功用染料分子;根据吩嗪类有机结构骨架的衍生物，在前序报导中仅有几个比如，均存在水溶性差和不安稳等问题，且该类化合物衰减机理尚不清晰。

低衰减的新纪录保持者

为改善现状，西湖大学研讨人员将目光投向天然界来历广泛的氨基酸。

该课题组将氨基酸作为功用化基团引进吩嗪骨架，使用氨基酸的水溶性特色及给电子特性，合成了一系列水溶性吩嗪类衍生物(AFP)。之后，研讨人员体系地探求了“AFP宗族”不同成员——即不同支链及不同方位的氨基酸——对水系液流电池功用的影响。

“研讨标明，1,6-AFP具有安稳的氧化态和复原态;1,8-AFP、2,7-AFP相同具有安稳的氧化态，但其复原态易于产生氢的互变异构，失掉氧化复原活性并进一步降解，在电池测验中其容量敏捷衰减。”王盼介绍。

课题组还对该类化合物的衰减机制做了翔实剖析。研讨发现，明星分子1,6-AFP在pH8,1M电子浓度下，在水系液流电池长期的恒压充放循环过程中体现优异。

“在试验测验99天之后，经过核磁及电化学手法并没有观察到任何化学分化。该液流电池具有极低的容量衰减(0.0015%每天)，在长期充放电的状态下，仅体现出每年0.5%的衰减。”王盼说。

研讨人员表明，这是现在一切报导中，水系有机液流电池低衰减的新纪录保持者，在水系储能体系中具有重要使用价值。