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A high-capacity viologen-based anolyte for high energy density neutral pH aqueous redox-flow batteries

Journal of Energy Chemistry 2023年第3期78卷 222-231,I0007页

作者： Anubhav Kumar Bijay P.Tripathi Department of Materials Science and Engineering Indian Institute of Technology DelhiHauz KhasNew Delhi 110016India

redox-ﬂow batteries(RFBs)are a promising energy storage technology with remarkable scalability and safety for storing vast amounts of renewable energy and mitigating outputﬂuctuations of renewable power *** demonstrate a neutral pH aqueous RFB using a custom-designed 1’,1’’’,1’’’’’-(benzene-1,3,5-triyltris(methylene))tris(1-(3-(trimethyl ammonio)propyl)-[4’’,4’’’-bipyridine]-1,1’-diium)nonachloride(BTTMPB)as a 3 e-storage *** custom design with the high polarization in charge density has led to the excellent water solubility of 4.0 M in H_(2)O(321.6 A h L^(-1))and 2.4 M in 2.0 M NaCl(192.9 A h L^(-1)).The density functional theory(DFT)calculations and electrochemical experiments have shown 3 e-storage response of BTTMPB with a diffusion coefﬁcient of 3.1×10^(-6)cm^(2) s^(-1)and rate con-stant of 1.6×10^(-2)cm s^(-1) for theﬁrst reduction *** synthesized anolyte was paired with(Ferrocenylmethyl)trimethylammonium chloride(FcNCl)as catholyte enabling a 0.92 V aqueous RFB with 125.9 W h L^(-1)theoretical energy *** aqueous RFB has an excellent cycling performance from 10-30 m A cm^(-2),energy efﬁciency up to 80%,capacity retention of 99.96%per cycle at 20 m A cm^(-2),and a high demonstrated energy density of 29.1 W h L^(-1).

关键词： Energy storage aqueous redox-ﬂow battery redox-active organic material Viologen derivative Solvation energy

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