记者26日从西湖大学获悉，近期西湖大学王盼团队与哈佛大学、中国科学院大学研发团队合作，开发了一类基于吩嗪衍生物的水溶性有机储能小分子，并提出在水系有机液流电池充放电过程中实现电化学碳捕获一体化的方法。也就是说，基于一种新合成的小分子，他们开发了能够捕获与释放二氧化碳的水系液流电池。研究成果日前发表在《自然·能源》期刊上。
液流电池是长时储能领域一匹被看好的“黑马”。其中，水系有机液流电池使用水作为介质，具有较高安全性和环境友好性。
自成立以来，西湖大学理学院王盼实验室在水系液流电池储能领域取得一系列研究成果。在前期研究工作中，该实验室发现，吩嗪类有机小分子在充放电过程中，由于其独特的质子耦合氧化还原特性，会在水溶液中引起酸碱变化，即“pH摇摆”现象。他们希望利用这一现象、借助液流电池系统来充当“碳捕手”。
二氧化碳捕集-释放和能量储存-输送系统。西湖大学供图
“我们发现，实验室新开发的吩嗪有机小分子1,8-ESP既能实现水系液流电池的储能功用，也能捕集与释放二氧化碳。” 王盼介绍，基于有机分子氧化还原反应机理，电池充电时，含有1,8-ESP的中性溶液会发生pH变化转为碱性，同步吸收充入的二氧化碳；放电时，液体由碱性转变回中性，同时释放先前捕集的二氧化碳。
进一步，研究人员测试了1,8-ESP的水系液流电池的性能，发现它具有一系列较为优越的表现：这个小分子及其发展而来的电池，具有“从酸到碱”都适宜的高水溶性、较好的二氧化碳捕获表现、较高的稳定性、良好的抗氧化性和较低的能量成本。
换言之，王盼实验室成功实现了对二氧化碳的高效高容量捕集。“在实际运行过程中，以1,8-ESP为活性物质的电池体系，既可作为二氧化碳捕集系统，也可同时进行能量存储。该系统有望根据市场与实际需求，来进行储能与碳捕集的及时调整与响应，以获得最大经济效益。” 王盼说。
