二氧化钛通过Coδ+自转变价态增强石墨烯分散性的强导电涂层研究

为解决可再生能源存储中高成本、低效率的问题，研究人员开展了一项关于水性有机氧化还原液流电池(AORFB)的研究。他们设计了一种低分子量二氮烯基阳极液(E)-2-((4-(二甲氨基)苯基)二氮烯基)苯甲酸(PDAB)，在碱性水溶液中表现出高溶解度(>1.5 M)和优异的电化学稳定性。与K4[Fe(CN)6]阴极液配对时，电池电位达1.1 V，100次充放电循环后仍保持18 mAh g-1的放电容量，库仑效率72%，容量衰减率仅0.037%/次。该研究为开发低成本、高稳定性的AORFB提供了新思路。

　　

在全球能源结构转型的背景下，可再生能源的间歇性供电问题日益凸显。太阳能、风能等清洁能源虽然环保，但其不稳定性导致电网调峰难度大。传统锂离子电池虽能储能，但存在成本高、安全隐患等问题。金属基氧化还原液流电池(RFB)虽可规模化应用，却受限于重金属污染和电解质稳定性。水性有机氧化还原液流电池(AORFB)因其成本低、安全性高、设计灵活等优势成为研究热点，但现有有机电解质普遍存在水溶性差、氧化还原可逆性不足等缺陷。

沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿产大学(KFUPM)的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表创新研究。他们聚焦于偶氮化合物这一具有双电子氧化还原能力的基团，通过分子工程手段设计合成(E)-2-((4-(二甲氨基)苯基)二氮烯基)苯甲酸(PDAB)作为新型阳极液。该分子在羧基作用下实现>1.5 M的碱性水溶液溶解度，与钾铁氰化物K₄[Fe(CN)₆]阴极液构建的AORFB系统展现出1.1 V电池电位，在10 mA cm^-2电流密度下实现720 mAh L^-1体积容量，100次循环后容量保持率高达99.96%，平均每次循环仅衰减0.037%。

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，通过循环伏安法测试电化学性能，使用石墨毡电极和Aquivion? E98-15S阳离子交换膜组装电池，在环境条件下进行充放电测试。

Anolyte Characterization
光谱分析证实PDAB成功合成，¹H-NMR显示特征峰：DMSO-D₆中δ 10.51 (s, 1H, OH)，8.27 (d, J = 7.3 Hz)等。电化学测试表明其具有可逆的氧化还原行为，羧基的引入显著提升水溶性和稳定性。

Conclusion
PDAB阳极液展现出优异的循环稳定性，100次充放电后仍保持18 mAh g^-1放电容量。与商业化的Kemiwatt和Jena电池相比，该体系采用更简单的分子结构，在72%库仑效率下实现低衰减率，验证了偶氮化合物在AORFB中的应用潜力。

这项研究突破性地证明：低分子量偶氮化合物通过合理功能化修饰，可同时满足高溶解度、稳定氧化还原和低成本三大要求。其采用的羧基修饰策略为开发新型水溶性有机电解质提供了范式，推动AORFB向商业化迈出关键一步。特别值得注意的是，PDAB在碱性介质中的卓越表现，为解决传统有机电解质在中性条件下溶解度受限的难题开辟了新途径。研究成果对实现可再生能源的大规模储能具有重要指导价值。