第一作者：Gaojing Yang, Yaxun Zhu

通訊作者：?陳軍，嚴振華

通訊單位：南開大學

論文速覽

氧化還原液流電池（RFBs）被認為是大規模儲能的候選電池。然而，基于有毒金屬離子的傳統RFBs在資源利用和環境保護方面存在不足?？紤]到酸性和堿性電解質的腐蝕性以及儲能裝置的可持續性，中性水系有機氧化還原液流電池(AORFBs)更具發展前景。

本文報道了新型的中性水系有機氧化還原液流電池（AORFBs），采用9,10-蒽醌-2,7-二磺酸鹽（2,7-AQDS）和1,4-二羥基苯磺酸鉀（HQS）作為負極和正極活性材料。

研究發現，中性溶液中的陰離子通過影響溶液中的氫鍵，進一步影響了電活性材料的溶解度和動力學特性，其中Na₂SO₄溶液展現出最佳綜合性能。因此，構建了使用中性Na₂SO₄電解液的全醌AORFB，其電池電壓為0.9V，在60 mA cm^?2的電流密度下展現了70.1%的容量利用率和穩定的循環性能。

這項工作設計了一種創新的中性全醌AORFB，并指出了陰離子如何通過影響溶液中的氫鍵來影響電解液的特性。這些發現為設計和應用中性全有機水系液流電池開辟了新的途徑。

圖文導讀

圖1：在中性水溶液中幾種醌類化合物的電位和溶解度比較。

圖2：2,7-AQDS在不同鈉鹽溶液中的溶解度、電位和動力學參數比較，以及不同鈉鹽電解液中水的強氫鍵比例和2,7-AQDS的FTIR譜圖。

圖3：HQS在不同鈉鹽溶液中的穩定性、溶解度、電位和動力學參數比較。

圖4：構建的中性全醌AORFB的電化學性能。

總結展望

本文設計并構建了一種新型的中性水系全醌類氧化還原液流電池，該電池以生物質衍生的醌類化合物作為電化學材料，具有0.9V的電池電壓。通過調節電解液中的溶質離子來改善中性AORFBs的性能，發現電解液中的陰離子通過影響溶液中的氫鍵，進一步優化了Na₂SO₄溶液作為電解液。

所構建的中性全醌AORFB在0.2 M的活性物質濃度下提供了7.5 Ah L^?1的可逆容量和54.1 mW cm^?2的功率密度。這種以2,7-AQDS/HQS為代表的電池以其低成本、環境友好性、高容量利用率和循環穩定性，有望補充傳統液流電池，并推動AORFBs走向實際應用。

文獻信息

標題：An Aqueous All-Quinone-Based Redox Flow Battery Employing Neutral Electrolyte

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202400022