Un compuesto recientemente desarrollado puede permitir un almacenamiento de energía sostenible, rentable y a gran escala.
noviembre 16, 2021Para producir una batería de flujo redox asequible, los investigadores de la Universidad de Tecnología del Sur de China sintetizaron un compuesto molecular que actúa como un electrolito de bajo costo, lo que permite una batería de flujo estable que mantiene el 99,98% de la capacidad por ciclo. Publicaron su enfoque el 14 de agosto en Energy Material Advances.
Compuesto por dos tanques de electrolito líquido opuestos, la batería bombea líquidos positivos y negativos a lo largo de un separador de membrana insertado entre los electrodos, lo que facilita el intercambio de iones para producir energía. Se ha dedicado un trabajo significativo al desarrollo del líquido electrolítico negativo, mientras que el líquido electrolítico positivo ha recibido menos atención, según el autor correspondiente Zhenxing Liang, profesor del Laboratorio Clave de Tecnología de Celdas de Combustible, Facultad de Química e Ingeniería Química de la provincia de Guangdong. , Universidad Tecnológica del Sur de China.
«Las baterías de flujo redox acuoso pueden realizar una producción de electricidad estable para una utilización inestable de energía solar y eólica y han sido reconocidas como una tecnología prometedora de almacenamiento de energía a gran escala», dijo Liang. «El mérito orgánico electroactivo de la abundancia de elementos, el bajo costo y el control molecular flexible sobre las características electroquímicas de los electrolitos positivos y negativos se consideran la clave para el desarrollo de baterías de flujo redox de próxima generación».
Liang y su equipo se centraron en TEMPO, un compuesto químico con estados de oxidación fácilmente reversibles y un alto potencial energético, una calidad deseada en electrolitos positivos.
«Sin embargo, TEMPO no se puede aplicar directamente a las baterías de flujo redox acuosas debido a la alta hidrofobicidad del esqueleto molecular», dijo Liang, explicando que TEMPO, si no se modifica, no se disolverá en el líquido necesario para facilitar el intercambio de energía en las células. baterías. «Hemos desarrollado una estrategia para funcionalizar TEMPO con viológeno, un compuesto orgánico que tiene reacciones redox altamente reversibles, para mejorar la hidrofilicidad de TEMPO».
Según Liang, el viológeno es muy soluble en agua, lo que aumenta la capacidad de TEMPO para disolverse en agua. Viologen también retira químicamente electrones de los socios atómicos, lo que eleva su potencial para cambiar su estado oxidativo. El viológeno también es una sal, que le da a TEMPO lo que Liang llama «conductividad decente» en una solución acuosa.
Cuando se probó el TEMPO modificado con viológeno sintetizado en una batería de flujo, los investigadores encontraron que la batería retuvo una capacidad del 99,98% por ciclo, lo que significa que la batería podría contener casi toda la energía almacenada cuando no estaba en uso activo.
«Este trabajo supera las desventajas de TEMPO funcionalizando el viológeno y realizando su aplicación en una batería de flujo redox acuoso», dijo Liang. «El concepto de diseño molecular proporciona una estrategia para nuevos materiales electroactivos orgánicos y sienta las bases para la aplicación de baterías de flujo orgánico acuosas».
Otros colaboradores incluyen a Shuzhi Hu, Liwen Wang, Xianzhi Yuan, Zhipeng Xiang, Mingbao Huange, Peng Luo, Yufeng Liu y Zhiyong Fu, todos con el Laboratorio Clave de Tecnología de Celdas de Combustible de la Provincia de Guangdong, Escuela de Química e Ingeniería Química, Sur de China. Universidad de Tecnologia. Hu también está afiliado a la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Sun Yat-sen.
La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (21975081 y 21905114) apoyó esta investigación.
