有機レドックス活性分子 (ORAM) は豊富かつ多様であり、特に水系有機フロー電池 (AOFB) において、費用対効果が高く持続可能なエネルギー貯蔵に大きな可能性をもたらします。ただし、副反応によって ORAM が失活し、酸化還元活性が失われる可能性があるため、充放電プロセス中の ORAM の安定性を確保することが重要です。大気安定性は多くの ORAM にとって依然として課題であり、実用化を複雑にしています。

最近、中国科学院（CAS）大連化学物理研究所（DlCP）のLi Xianfeng教授とZhang Changkun教授が率いる研究グループは、空気中で安定な活性ヒドロキシルとジメチルアミン骨格を有する新規ナフタレン誘導体を開発した。そして、AOFB の効果的な陰極液として機能しました。この研究では、出版されたで自然の持続可能性、これらの新しい ORAM が大気条件下でも長期安定したサイクルを達成できることを示しています。

ORAM は、特に不活性ガス保護なしで使用した場合、不安定性と高コストという課題があります。これにより、不可逆的な容量損失が発生し、バッテリー寿命が短くなる可能性があります。

この研究では、研究者らは、化学的方法とその場電気化学的方法を組み合わせた拡張可能なアプローチを使用して、活性ナフタレン誘導体を合成しました。このアプローチにより、精製プロセスが簡素化され、分子合成のコストが大幅に削減されました。

さらに、研究者らは、電気化学プロセス中にナフタレン誘導体の特定の構造変化を実証しました。調製されたままのナフタレン誘導体は、親水性アルキルアミン骨格を備えた多置換骨格を特徴としており、潜在的な副反応から保護するだけでなく、水性電解質への溶解性も向上します。

1.5 mol/L ナフタレンベースの AOFB は、50 Ah L の容量で 850 サイクル (約 40 日) にわたって安定したサイクル性能を示しました。^-1。注目すべきことに、陰極液内に空気が連続的に流れている場合でも、ナフタレンベースの AOFB は、容量と効率が低下することなく、約 600 サイクル (約 22 日間) にわたってスムーズに動作できました。これは、ナフタレンベースの陰極液が優れた空気安定性を有することを実証した。

さらに、研究者らはナフタレン誘導体の調製をキログラム規模（ポットあたり 5 kg）にスケールアップしました。これらのナフタレン誘導体を含むパイロットスケールのバッテリースタックは、約 330 Ah の平均システム容量を達成しました。これらは、270 サイクル (約 27 日) にわたって顕著なサイクル安定性を示しました。容量1サイクルあたり99.95%の保持率。「この研究は、持続可能で空気中で安定な電気化学エネルギー貯蔵のための空気中で安定な分子[技術]の設計に新しい分野を開くことが期待されています」とリー教授は述べた。

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