仿生氨基酸功能化吩嗪改善水系有机液流电池稳定性

近年来储能技术的快速发展极大提高了可再生能源的利用率，使得以风电光伏为代表的可再生能源发电系统的成本快速降低，对减少化石能源使用、减少碳排放量提供了有效途径。作为再生能源储能明日之星，水系液流电池可以将电能转化为化学能进行储存，安全性高，非常适合大型储能系统的应用。

近日，浙江理工大学理学院化学系季云龙博士以通讯作者在国际权威期刊《德国应用化学（Angew. Chem. Int. Ed.）》发表封面文章《Biomimetic Amino Acid Functionalized Phenazine Flow Batteries with Long Lifetime at Near‐Neutral pH》（Angew. Chem. Int. Ed.， 2020， DOI： 10.1002/anie.202014610）。

该研究主要发展了新型仿生设计水溶性吩嗪类化合物，应用于水系有机液流电池体系并展现出优异的稳定性。氨基酸作为蛋白质的基本单元，是正常代谢、维持生命的基础物质，通过折叠组装构成蛋白质特定的分子结构，赋予其生物活性。研究人员创新地使用了自然界来源广泛的氨基酸作为功能化基团，通过简单的一步偶联反应，合成了一系列具有双电子转移中心的水溶性吩嗪类衍生物（AFP）。利用氨基酸的给电子特性，降低其氧化还原电势，拓宽液流电池的工作电压范围；利用氨基酸的天然水溶性特点，进一步提高液流电池的能量密度。

该研究报道的水系液流电池在长时间的恒压充放循环过程中表现优异，具有极低的容量衰减（0.000002%每圈， 0.0015%每天），意味着该类液流电池体系在长时间充放电的状态下，仅表现出每年0.5%的衰减，在水系储能系统中具有强大的应用价值。该研究结果预示了氨基酸功能修饰的吩嗪化合物在水系有机液流电池中巨大的应用潜力。该研究提供了一种新型高稳定性水系有机分子结构骨架设计策略，为进一步设计构建高性能水系液流电池提供了重要理论依据。

季云龙博士2015年毕业于中科院上海有机化学研究所，先后在美国亚利桑那州立大学，哈佛大学从事博士后研究。2019年11月加入我校理学院化学系，致力于发展新型有机能源储存与转换材料并研究其器件的应用。

责任编辑：PSY