质子电池，竟然可以为持续能源储存提供能量！
可持续储能的需求量很大 。因此，乌普萨拉大学的研究人员开发了一种全有机质子电池，可以在几秒钟内完成充电 。电池可以充电和放电500次以上，而不会明显损失容量 。他们的工作已发表在科学杂志Angewandte Chemie上 。
文章插图
全有机电池概念，化学结构/命名和聚合方法的示意图 。三聚体前体（a）用于沉积后聚合步骤（b）中，形成的聚合物具有与由单体单元形成的聚合物相似的特性 。在沉积后聚合中，三聚体首先溶解在有机电解质中，然后滴铸并干燥 。随后，三聚体膜被氧化，i）在0.5 m H 2 SO 4水溶液中通过在10 mV s -1下在0.0和1.21 V vs. SHE之间的循环伏安法或通过施加0.81 V vs. SHE的电位进行电化学氧化3000 s或ii）化学浸入含1 m FeCl 3的酸性水溶液中作为氧化剂，导致形成黑色聚合物层 。负极材料（c）由pEP（NQ）E组成，其通过EP（NQ）E的氧化聚合而形成 。类似地，阴极材料pEP（QH 2）E（d）由EP（QH 2）E形成 。电导率从被氧化/掺杂的，例如，用HSO聚噻吩骨架（e）中获得4 –。电池（中间）使用0.5 m H 2 SO 4组装为全有机质子电池 。（aq）电解质，它使质子能够摇动椅子 。阳极和阴极的氧化还原活性取决于悬垂物（f和g）的双电子二质子（2e2 H）氧化还原过程 。电池充电时，醌悬垂基团分别在正极（阴极）和负极（阳极）处于Q和NQH 2状态 。在放电期间，活性阴极材料转化为QH 2，而阳极转化为NQ 。E = 3,4-亚乙基二氧噻吩; NQ =萘醌；NQH 2＝萘氢醌；P = 3,4-亚丙基二氧噻吩; p ＝聚合；Q =苯醌; QH 2＝氢醌 。
研究人员已经能够证明他们的电池可以使用太阳能电池轻松充电 。无需借助例如锂电池所需的先进电子设备也可以完成充电 。
电池的另一个优点是不受环境温度的影响，乌普萨拉的Christian Strietzel说：“我确信很多人都知道标准电池的性能在低温下会下降 。
我们已经证明了这种有机质子电池可以保持低至-24°C的性能，例如容量 。”大学材料科学与工程系 。
如今制造的许多电池对环境都有重大影响，这不仅是由于开采其中使用的金属所致 。
Christian Strietzel解释说：“因此，我们研究的出发点是开发一种由自然界中常见的元素制成的电池，该电池可用于制造有机电池材料 。”
因此，研究小组选择了醌作为电池中的活性物质 。这些有机碳化合物性质丰富，尤其是发生在光合作用中 。
研究人员利用的醌的特征是它们在充电和放电过程中吸收或释放氢离子的能力，而氢离子当然仅包含质子 。
【质子电池，竟然可以为持续能源储存提供能量！】酸性水溶液已用作电解质，电解质是在电池内部传输离子的重要成分 。除了环保之外，这还提供了安全的电池，没有爆炸或着火的危险 。
Christian Strietzel说：“ 在电池成为家用产品之前，还有很多需要进一步开发的东西；但是，我们开发的质子电池在朝着将来能够制造可持续有机电池的方向迈进了一大步 。”
推荐阅读
- 羟丙基甲基纤维素在建材中竟然有这么大的作用！
- 影响钛白粉分散性竟然是这些因素?
- 固定化催化剂竟然可减少电催化二氧化碳的排放
- 对钙钛矿-硅串联电池的研究有了新的途径！
- 钛白粉与涂料竟然有着千丝万缕的联系！
- 太阳能电池技术已经有新进展
- “反向燃料电池”能将废碳转化为有价值的化学物质
- 竟然在混凝土中加入废弃木材可以循环利用！
- 新型催化剂能为下一代电动汽车电池提供了动力
- 效率更高，寿命更长的固体氧化物燃料电池