水葫芦分散介质氮掺杂碳化铬催化剂展现高效氧还原活性与稳定性

研究人员针对可再生能源存储需求，开发了以(E)-2-((4-(二甲氨基)苯基)二氮烯基)苯甲酸为碱性阳极液的新型水系有机液流电池(AORFB)。该体系在1.1 V电池电位下实现720 mAh L-1体积容量，100次循环后容量保持率达99.96%，库仑效率72%，为低成本、高稳定性液流电池设计提供了新思路。

　　

随着全球能源结构向太阳能、风能等可再生能源转型，如何实现高效稳定的能量存储成为关键挑战。传统金属基电池存在成本高、安全性差等问题，而有机液流电池(RFB)因其可扩展性和灵活配置备受关注。然而，现有有机电解质的低溶解度、稳定性差等缺陷严重制约其商业化应用。King Fahd University of Petroleum and Minerals (KFUPM，沙特阿拉伯法赫德国王石油矿产大学)的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表突破性成果，通过分子工程设计出具有羧基功能团的二氮烯基阳极液PDAB，在碱性条件下溶解度达1.5 M以上，与铁氰化钾阴极液组成AORFB体系，实现了兼具高容量和稳定性的储能性能。

研究采用核磁共振(¹H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征分子结构，通过循环伏安法评估电化学性能，并构建全电池测试体系（使用Aquivion?阳离子交换膜和石墨毡电极）。关键创新在于利用羧基增强水溶性，使低分子量(234 g mol^-1)的PDAB在10 mA cm^-2电流密度下展现优异性能。

【研究结果】
Abstract部分证实：该体系在1.1 V工作电压下，100次充放电循环（每次10分钟）后仍保持18 mAh g^-1放电容量，容量衰减率仅0.037%/次。

Introduction部分阐明：相比传统醌类、紫精类电解质，二氮烯基(?N=N?)的双电子氧化还原特性带来更高理论容量，而羧基修饰解决了传统偶氮化合物疏水性问题。

Chemicals and Materials部分显示：采用重氮化耦合反应合成PDAB，Dowex-50W树脂纯化获得高纯度产物。

Anolyte Characterization部分通过¹H-NMR谱图（DMSO-D₆溶剂中δ=10.51 ppm的羟基特征峰）证实分子结构稳定性。

Conclusion部分强调：该研究首次证实低分子量二氮烯基化合物在非苛刻环境下的实用价值，其99.96%的容量保持率和720 mAh L^-1体积容量（相当于传统钒电池的60%成本）为电网级储能提供了新选择。

这项研究通过巧妙的分子设计，将染料化学与电化学储能结合，不仅拓宽了偶氮化合物在能源领域的应用边界，更为开发低成本、高安全性的下一代液流电池指明了方向。特别是PDAB在碱性电解液中的稳定表现，突破了有机分子在AORFB中易降解的瓶颈，其0.037%/循环的衰减率显著优于多数已报道的有机电解质体系。研究团队提出的"功能团定向修饰"策略，为后续开发具有特定溶解度和氧化还原电位的有机分子提供了普适性范式。