p Pesquisadores da Skoltech e seus colaboradores projetaram, sintetizou e avaliou novos compostos que podem servir como católitos e anólitos para baterias de fluxo redox orgânicas, aproximando esta tecnologia promissora da implementação em larga escala. Os dois artigos foram publicados no Journal of Materials Chemistry A e Comunicações Químicas . p O armazenamento de energia é um componente crucial de um sistema de energia mais verde do futuro com base em fontes renováveis; as baterias devem ser complementadas com parques eólicos e solares e devem ser escalonáveis, seguro, e flexível em seu design e vida útil. Baterias de fluxo Redox (RFBs) são todas essas coisas, no entanto, uma grande barreira à comercialização tem sido sua baixa capacidade específica. Então, muito esforço de pesquisa está focado no desenvolvimento de melhores componentes de bateria para superar esse obstáculo.

p "A principal vantagem das baterias de fluxo redox é a escalabilidade - a capacidade da bateria é limitada apenas pelo volume do eletrólito, por isso é a construção ideal para armazenamento de energia em grande escala. Atualmente trabalhamos com materiais redox-ativos orgânicos solubilizados em solventes orgânicos (RFBs orgânicos não aquosos). As principais vantagens para RFB orgânico não aquoso são a alta voltagem da célula (até 5V, versus cerca de 1,6 V para sistemas à base de água), uma enorme variedade de moléculas ativas redox orgânicas que podem ser aplicadas, e potencial operabilidade em baixas temperaturas, sem nenhuma preocupação de congelamento abaixo de 0 graus C. Como tal, este trabalho oferece avanços consideráveis ​​para o desenvolvimento de RFBs deste tipo, "Skoltech Ph.D. estudante Elena Romadina, o primeiro autor de ambos os artigos, explica.

p Nos dois jornais, Elena Romadina e seus colegas descrevem católitos e materiais anólitos altamente promissores para RFBs - materiais à base de triarilamina e um derivado de fenazina, respectivamente. Os sete compostos à base de triarilamina redox-ativos altamente solúveis foram projetados, sintetizado e testado quanto à solubilidade e propriedades eletroquímicas, com um deles, apontado como o candidato mais promissor para estudos posteriores. Os autores enfatizam que os compostos desenvolvidos exibiram solubilidade quase ilimitada em solventes orgânicos polares, como acetonitrila, o que os torna promissores para RFBs de alta capacidade. No outro estudo, um derivado de fenazina com substituintes oligoméricos de etilenoglicol éter foi sintetizado em um processo de duas etapas e apresentou desempenho sólido como anólito RFB.

p "Uma bateria de fluxo redox orgânico não aquoso designada como anólito à base de fenazina e católito à base de triarilamina mais promissor exibiu uma alta voltagem de célula de 2,3 V, alta capacidade,> 95% de eficiência coulômbica e boa estabilidade de ciclo de carga-descarga durante os 50 ciclos, "os autores escrevem no ChemComm papel.

p “Como resultado do nosso trabalho, apresentamos uma nova classe de compostos que podem ser usados ​​em RFBs. Anteriormente, poli-triarilaminas foram investigadas como um material catódico para células de íons metálicos, mas esta classe de compostos não foi investigada em baterias de fluxo redox. Assim, uma estrutura central nova e muito promissora foi aberta para nós e outros cientistas. As triarilaminas têm um potencial redox estável e totalmente reversível, e pode ser facilmente modificado, fornecendo diferentes potenciais redox e propriedades físicas. Além disso, descobrimos que compostos à base de triarilaminas podem reter suas propriedades eletroquímicas, mesmo na presença de água em solvente orgânico, que reduziu os requisitos de preparação e custo de solvente, “Acrescenta Romadina.

p "Na verdade, estamos olhando para as duas extremidades da bateria em um esforço para aumentar a voltagem operacional da célula e evitar outra degradação de católitos e anólitos. Para tornar os RFBs orgânicos comercialmente viáveis, também precisamos de pesquisa em áreas como síntese escalonável de baixo custo de moléculas redox ativas altamente solúveis; o desenvolvimento de membranas de alto desempenho que são bons condutores iônicos, mas inibe o cruzamento de anólitos e católitos na carga e descarga; e o dimensionamento de células maiores e configurações de dispositivos de nível de pilha para permitir o armazenamento de energia em escala de rede, "Professor Keith Stevenson, Reitor Skoltech e co-autor dos jornais, diz.