Fortschritte bei wässrigen Redox-Flow-Batterien durch molekulares Engineering

28.05.2021 - USA

Um das Potenzial von wässrigen Redox-Flow-Batterien - die eine sichere Energiespeicherung im Netzmaßstab ermöglichen könnten - voranzutreiben, haben Forscher eine neue Klasse von Molekülen entwickelt, die Energiespeicher für diesen Batterietyp bereitstellen. "Wir haben hier die Fähigkeit demonstriert, beschleunigte Redox-Reaktionen zu verfolgen und auszunutzen, die durch molekulares Engineering von Materialien ermöglicht werden, die sonst für Flow-Batterien ungeeignet wären", schreiben sie.

Das letzte Jahrzehnt hat eine rasante Entwicklung von Redox-Flow-Batterien erlebt, die sich gut für groß angelegte Netzspeicheranwendungen eignen. Geeignete Redox-Moleküle, die als Energiespeichermaterialien für diese Batterien dienen, sind jedoch derzeit begrenzt. Die Entwicklung solcher Moleküle für Flow-Batterie-Anwendungen "ist dringend notwendig, um das Energiespeicher-Potenzial von wässrigen organischen Redox-Flow-Batterien voll auszuschöpfen", schreiben Bo Hu und T. Leo Liu in einer entsprechenden Perspektive.

Neuere Studien haben die Verwendung von Fluorenon (FL)-Molekülen erforscht, aber die Leistung von FL-Molekülen war bisher nicht für eine dauerhafte Energiespeicherung geeignet. In dem Bestreben, diesen Bereich voranzutreiben, nutzten Ruozhu Feng et al. Molecular Engineering, um 9-Fluorenon als Basis für eine Redox-Flow-Batterie auf organischer Basis zu modifizieren. Sie wendeten ihre verschiedenen Moleküle in einer Redox-Flow-Batterie an, wobei die Reaktionen eine reversible Keton-Hydrierung und -Dehydrierung in einem wässrigen Elektrolyten beinhalteten. Bei Raumtemperatur lieferte ihr Ansatz eine hohe Energieausbeute, selbst wenn er mehr als 4 Monate lang zykliert wurde, sowie eine gute chemische Stabilität. Die Reaktionen liefen bei höheren Temperaturen ab, die für reale Anwendungen besser geeignet sind. "Die Arbeit von Feng et al. erweitert die Auswahl an stabilen organischen Anolyten und dient als gutes Beispiel für rationales Molecular Engineering zur Entwicklung langlebiger Elektrolytmaterialien", schreiben Hu und Liu.

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Originalveröffentlichung

Ruozhu Feng et al.; "Reversible ketone hydrogenation and dehydrogenation for aqueous organic redox flow batteries"; Science; 21 May 2021: Vol. 372, Issue 6544, pp. 836-840

https://www.chemie.de/news/1171254/fortschritte-bei-waessrigen-redox-flow-batterien-durch-molekulares-engineering.html

Originalveröffentlichung

Ruozhu Feng et al.; "Reversible ketone hydrogenation and dehydrogenation for aqueous organic redox flow batteries"; Science; 21 May 2021: Vol. 372, Issue 6544, pp. 836-840

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Redox-Durchflussbatterien Batterien Energiespeicher Moleküle Redox-Flow-Batterien

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