高性能二氮烯基衍生物作为水系有机氧化还原液流电池负极电解质的创新研究

针对水系有机氧化还原液流电池（AORFB）中电解质的溶解度和稳定性问题，研究人员设计了一种低分子量二氮烯基负极电解质（PDAB），在碱性水溶液中溶解度达1.5 M以上，与K4[Fe(CN)6]正极配对实现1.1 V电池电压，100次循环后容量保持率99.96%，库仑效率72%。该研究为开发低成本、高稳定性的有机液流电池提供了新思路。

　　

随着全球能源结构向可再生能源转型，如何实现高效、安全的电能存储成为关键挑战。传统金属基氧化还原液流电池（RFB）虽具规模化潜力，却受限于高成本和安全隐患。而有机氧化还原液流电池（AORFB）因其分子可调性和环境友好特性备受关注，但现有有机电解质的低溶解度和不可逆降解问题严重制约其发展。在这一背景下，沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿产大学（King Fahd University of Petroleum and Minerals, KFUPM）的研究团队创新性地开发了一种基于二氮烯基（?N=N?）的负极电解质（PDAB），其研究成果发表在《Journal of Alloys and Compounds》上。

研究采用核磁共振（¹H-NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证分子结构，通过循环伏安法评估电化学性能，并构建全电池测试体系（含Aquivion?离子交换膜和石墨毡电极）。

Anolyte Characterization
PDAB在碱性条件下展现1.5 M超高溶解度，¹H-NMR谱显示羧基（δ 10.51 ppm）和芳环特征峰，FTIR证实?N=N?键（1590 cm^?1）和?COOH（1680 cm^?1）的存在。

Electrochemical Performance
与K₄[Fe(CN)₆]配对实现1.1 V电压，10 mA cm^?2电流密度下获得720 mAh L^?1体积容量，100次循环后容量衰减率仅0.037%/次，库仑效率稳定在72%。

Conclusion
该研究首次证明简单偶氮分子通过羧酸功能化可兼具高溶解度和氧化还原可逆性，其99.96%的容量保持率突破了有机电解质循环稳定性瓶颈。分子量优化策略（<300 Da）为开发高扩散速率、低粘度的新型电解质提供了范例，对推动AORFB商业化具有里程碑意义。