Redox-Modulated Host–Guest Complex Realizing Stable Two-Electron Storage Viologen for Flow Battery

小提琴手 水溶液 氧化还原 流动电池 电化学 化学 超分子化学 电子供体 无机化学 光化学 电极 有机化学 分子 物理化学 电解质 催化作用
作者
Yufeng Liu,Xianzhi Yuan,Mingbao Huang,Zhipeng Xiang,Shuzhi Hu,Zhiyong Fu,Xuhong Guo,Zhenxing Liang
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:61 (39): 14508-14514 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.2c02272
摘要

Viologen is investigated as the anolyte in pH-neutral aqueous flow batteries. The full utilization of two electrons is essential to achieve a high specific capacity, which is, however, seriously limited by the proton attack of the two-electron reduced viologen. In this work, a redox-modulated host–guest complex strategy is developed to address the above issue by introducing hydroxyethyl-β-CD (HE-β-CD) in the 1-methyl-1′-[3-(trimethylammonio)propyl]-4,4′-bipyridinium trichloride ((MAPVi)Cl3) solution. The oxidation state (MAPVi3+, MAPVi2+) stays in water and is electrochemically active in the redox transition. The two-electron reduced state (MAPVi+) turns hydrophobic and self-adapts in HE-β-CD's cavity via a host–guest interaction; therefore, MAPVi+ can be well-protected against the proton attack. To demonstrate the effect, an aqueous flow battery is tested with (MAPVi)Cl3 as the anolyte and 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxy derivative as the catholyte. A 500 cycle test shows that the capacity decay rate is 0.22% per cycle for a mere 0.10 M (MAPVi)Cl3 and 0.05% per cycle for 0.10 M (MAPVi)Cl3 + HE-β-CD. A higher concentration of 0.30 M (MAPVi)Cl3 + HE-β-CD delivers a specific capacity of 14.1 Ah L–1 and an energy efficiency of 82% at 40 mA cm–2 with superior cycling stability over 100 cycles. This work provides a facile supramolecular chemistry strategy for stabilizing electroactive compounds in aqueous flow batteries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
我爱科研完成签到,获得积分10
刚刚
汉堡包应助75986686采纳,获得10
1秒前
和高丽发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
DoReading发布了新的文献求助10
2秒前
华仔应助梦丽有人采纳,获得10
2秒前
Augenstern完成签到,获得积分20
3秒前
毅力发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
SciGPT应助NicotineZen采纳,获得10
3秒前
双双完成签到,获得积分10
3秒前
清爽白薇完成签到,获得积分20
4秒前
yan完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
乌漆嘛黑应助荔树采纳,获得20
5秒前
JamesPei应助123采纳,获得10
5秒前
6秒前
QMZ完成签到,获得积分10
6秒前
夏侯以旋发布了新的文献求助10
6秒前
丘比特应助欣喜巧曼采纳,获得10
6秒前
阳光代芙完成签到,获得积分20
7秒前
科研通AI6.2应助无我采纳,获得10
7秒前
希望天下0贩的0应助YCLING采纳,获得10
7秒前
bkagyin应助活泼玫瑰采纳,获得10
7秒前
LewisAcid应助still采纳,获得50
8秒前
科研通AI6.1应助xuan采纳,获得10
8秒前
8秒前
和高丽完成签到,获得积分10
8秒前
Miasanmia发布了新的文献求助10
8秒前
Northharbor完成签到 ,获得积分10
9秒前
郝幻嫣完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
相金鹏完成签到,获得积分10
10秒前
AA完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
ys发布了新的文献求助10
11秒前
JuPP完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Propeller Design 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6016102
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7597347
关于积分的说明 16151341
捐赠科研通 5163956
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2764569
邀请新用户注册赠送积分活动 1745368
关于科研通互助平台的介绍 1634919