新型水系液流電池可捕獲二氧化碳
來源：科技日報 時間：2023-10-10 15:03
記者10月7日從西湖大學獲悉，近期，西湖大學王盼團隊與美國哈佛大學、中國科學院大學研發團隊合作，開發了一類基于吩嗪衍生物的水溶性有機儲能小分子，并提出在水系有機液流電池充放電過程中實現電化學碳捕獲一體化的方法。換句話說，基于一種新合成的小分子，他們開發了能夠捕獲與釋放二氧化碳的水系液流電池。研究成果日前發表在《自然·能源》期刊上。
液流電池是長時儲能領域一匹被看好的“黑馬”。其中，水系有機液流電池使用水作為介質，具有較高安全性和環境友好性。
西湖大學理學院王盼實驗室自成立以來，在水系液流電池儲能領域取得一系列研究成果。在前期研究工作中，該實驗室發現，吩嗪類有機小分子在充放電過程中，由于其獨特的質子耦合氧化還原特性，會在水溶液中引起酸堿變化，即“pH搖擺”現象。科研人員希望利用這一現象，借助液流電池系統來充當“碳捕手”。
“我們發現，實驗室新開發的吩嗪有機小分子1,8-ESP既能實現水系液流電池的儲能功用，也能捕集與釋放二氧化碳。”王盼介紹，基于有機分子氧化還原反應機理，電池充電時，含有1,8-ESP的中性溶液會發生pH變化轉為堿性，同步吸收充入的二氧化碳；放電時，液體由堿性轉變回中性，同時釋放先前捕集的二氧化碳。
進一步，研究人員測試了1,8-ESP的水系液流電池性能，發現它具有一系列較為優越的表現：這個小分子及由其發展而來的電池，具有“從酸到堿”都適宜的高水溶性、較好的二氧化碳捕獲表現、較高的穩定性、良好的抗氧化性和較低的能量成本。換言之，王盼實驗室成功實現了對二氧化碳的高效高容量捕集。
“在實際運行過程中，以1,8-ESP為活性物質的電池體系，既可作為二氧化碳捕集系統，也可同時進行能量存儲。該系統有望根據市場與實際需求，來進行儲能與碳捕集的及時調整與響應，以獲得最大經濟效益。”王盼說。（劉園園）
責任編輯：吳蘇靈
校對：張棟鈞
