Las moléculas orgánicas redox activas (ORAM) son abundantes y diversas, y ofrecen un potencial significativo para el almacenamiento de energía rentable y sostenible, particularmente en baterías de flujo orgánico acuoso (AOFB).Sin embargo, es fundamental garantizar la estabilidad de los ORAM durante el proceso de carga y descarga, ya que las reacciones secundarias pueden desactivarlos y eliminar su actividad redox.La estabilidad del aire sigue siendo un desafío para muchos ORAM, lo que complica su uso práctico.

Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el Prof. Li Xianfeng y el Prof. Zhang Changkun del Instituto Dalian de Física Química (DlCP) de la Academia China de Ciencias (CAS) desarrolló nuevos derivados de naftaleno con hidroxilos activos y estructuras de dimetilamina que eran estables en el aire.y sirvieron como catolitos eficaces para los AOFB.Este estudio,publicadoenSostenibilidad de la naturaleza, demuestra que estos nuevos ORAM pueden lograr ciclos estables a largo plazo incluso en condiciones de atmósfera de aire.

Los ORAM enfrentan el desafío de la inestabilidad y el alto costo, particularmente cuando se usan sin protección de gas inerte.Esto puede provocar una pérdida irreversible de capacidad y una reducción de la vida útil de la batería.

En este estudio, los investigadores sintetizaron derivados activos de naftaleno utilizando un enfoque escalable que combinaba métodos químicos y electroquímicos in situ.Este enfoque simplificó el proceso de purificación y redujo significativamente el costo de la síntesis molecular.

Además, los investigadores demostraron cambios estructurales específicos en los derivados de naftaleno durante el proceso electroquímico.Los derivados de naftaleno preparados presentan una estructura multisustituida con estructuras de alquilamina hidrófilas, que no solo protegen contra posibles reacciones secundarias sino que también mejoran su solubilidad en electrolitos acuosos.

El AOFB a base de naftaleno de 1,5 mol/L mostró un rendimiento de ciclismo estable durante 850 ciclos (aproximadamente 40 días) con una capacidad de 50 Ah L^-1.Sorprendentemente, incluso con un flujo de aire continuo en el catolito, el AOFB a base de naftaleno podría funcionar sin problemas durante aproximadamente 600 ciclos (aproximadamente 22 días) sin que disminuya la capacidad ni la eficiencia.Esto demostró que el catolito a base de naftaleno tenía una excelente estabilidad al aire.

Además, los investigadores ampliaron la preparación de derivados de naftaleno a la escala de kilogramos (5 kg por bote).Las pilas de baterías a escala piloto que contienen estos derivados de naftaleno alcanzaron una capacidad promedio del sistema de aproximadamente 330 Ah.Mostraron una notable estabilidad cíclica durante 270 ciclos (aproximadamente 27 días), con unacapacidadRetención del 99,95% por ciclo."Se espera que este estudio abra un nuevo campo en el diseño de [tecnología] molecular estable en el aire para el almacenamiento de energía electroquímica sostenible y estable en el aire", dijo el profesor Li.

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