研究人員首次開發出導電聚合物PEDOT電極的有機電池

研究人員首次開發出導電聚合物PEDOT電極的有機電池

林雪平大學有機電子實驗室的研究人員首次展示了有機電池。它是一種稱為"氧化還原液流電池"的類型，具有大容量，可用於存儲來自風力渦輪機和太陽能電池的能量，以及用作汽車的移動電源。

Mikhail Vagin和博士生丁鵬輝，有機電子實驗室。

氧化還原液流電池是固體電池，其中的能量位於燃料本身中的電解質中，就像燃料電池一樣。它們經常以" eco"開頭，因為它們打開了存儲來自太陽和風等多餘能量的可能性。此外，似乎可以無限次充電。電池通常包含釩，稀有且昂貴的金屬，在氧化還原液流電池中存儲能量的電解質可以是水基的，這使電池可以安全使用，但能量密度較低。

首席研究工程師Mikhail Vagin及其同事現在不僅成功生產了水基電解質，而且還成功地生產了有機材料的電極，從而大大提高了能量密度。以這種方式可以製造完全有機的氧化還原液流電池，用於存儲例如來自太陽和風的能量，並補償供電電網中的負載變化。

他們已將導電聚合物PEDOT用於電極，已摻雜了該聚合物以傳輸正離子（陽離子）或負離子（陰離子）。他們開發的水基電解質由醌分子溶液組成，該溶液可以從林基材料中提取。

"奎因酮可以源自木材，但是在這裡我們使用了相同的分子，以及導電聚合物PEDOT的不同變體。事實證明它們彼此之間具有高度的相容性，就像自然界的禮物一樣。" "有機電子實驗室"的首席研究工程師Viktor Gueskine說道，他的文章之一現在發表在《Advanced Functional Materials》上。

高相容性意味著PEDOT電極有助於醌分子在其氧化態和還原態之間切換，並以此方式產生質子和電子流。

醌分子

作為電極，他們使用了導電聚合物PEDOT，它們摻雜以分別輸送正離子或負離子，陽離子和陰離子。他們開發的水性電解質由帶有醌分子的溶液組成。

氧化還原液流電池的實驗室模型。 託爾·巴爾赫德（Thor Balkhed）

醌可以來自木質材料，但是這裡我們使用了相同的分子，以及導電聚合物PEDOT的不同變體。有機電子實驗室的第一位研究工程師，共同發表在《先進功能材料》上的文章( Ion‐Selective Electrocatalysis on Conducting Polymer Electrodes ‐ Improving the Performance of Redox Flow Batteries)的作者維克託·居斯金（Viktor Gueskine）說，事實證明，它們彼此之間相互滋潤，是自然的禮物。它們相互壯成長的事實意味著PEDOT電極有助於醌分子在其氧化態和還原態之間切換，從而產生質子或電子流-從而實現氧化還原。

離子選擇電催化

超級便宜

-離子過程通常很難控制，但是在這裡我們可以做到。我們在電催化中使用一種基本現象，其中溶液中的特殊離子（在這種情況下為醌離子）被轉換為電。這種現象也可能存在於其他類型的存儲介質中，例如電池，燃料電池和超容量。但這是一個從未討論過的效果。Mikhail Vagin說，我們首次在氧化還原液流電池中展示了它。

"通常很難控制離子過程，但是我們在這裡進行了控制。我們還在電催化中使用了一種基本現象，其中溶液中的一種特殊離子（在這種情況下為醌離子）被轉化為電。我們可以將其作為離子選擇性電催化，並且可能存在於其他類型的膜存儲設備中，例如電池，燃料電池和超級電容器。這種效果以前從未討論過。我們在氧化還原液流電池中首次展示了這種效果，" Mikhail Vagin說道。

有機氧化還原液流電池仍比含釩的電池具有較低的能量密度，但它們非常便宜，完全可回收，安全且非常適合存儲能量並補償電網中的負載變化。也許將來我們會在家中使用有機氧化還原液流電池，作為電動汽車的移動電源。