Nowa cząsteczka organiczna przechowuje dwa razy więcej energii i zachowuje 99% pojemności po prawie 200 cyklach

Współpracujący ze sobą zespół badawczy z Université de Montréal i Concordia University zaprezentował przełomową cząsteczkę organiczną, która może rozwiązać wyzwania związane z nieciągłością energii odnawialnej. Nazwana "AzoBiPy" (formalnie 4,4′-hydrazobis(1-metylopirydynium)), cząsteczka została zaprojektowana do stosowania w wodnych organicznych akumulatorach przepływowych redoks (AORFB) - bezpieczniejszej, niepalnej alternatywie dla systemów litowo-jonowych.

Odkrycia - opublikowane w Journal of the American Chemical Society - podkreślają zdolność AzoBiPy do odwracalnego transferu dwóch elektronów. Podczas gdy większość organicznych cząsteczek posolitu (elektrolitu dodatniego) wymienia tylko jeden elektron, AzoBiPy podwaja tę zdolność.

W testach laboratoryjnych cząsteczka wykazała wysoką pojemność objętościową wynoszącą 47,1 Ah/L i wyjątkową rozpuszczalność w wodzie.

Stabilność przez długi czas była słabą stroną organicznego przechowywania, ale AzoBiPy ustanowił nowy punkt odniesienia. Podczas 70-dniowej próby obejmującej 192 cykle ładowania-rozładowania, cząsteczka zachowała prawie 99% swojej początkowej pojemności, tracąc zaledwie 0,02% dziennie. Naukowcy twierdzą, że wydajność ta jest prawie niespotykana w przypadku związku organicznego, co sugeruje, że może on przechowywać energię zebraną latem w celu ogrzewania domów przez całą zimę.

Praktyczny potencjał tej technologii został podkreślony podczas demonstracji na żywo w 2024 r. podczas świątecznego wydarzenia departamentalnego. Prototypowa bateria przepływowa, wykorzystująca zaledwie dwie łyżki stołowe roztworu wodnego na zbiornik, z powodzeniem zasilała zestaw lampek choinkowych przez osiem godzin.

Pod względem odnawialności, podczas gdy komercyjne akumulatory przepływowe opierają się głównie na wanadzie, AzoBiPy składa się z pierwiastków występujących w dużych ilościach, takich jak węgiel, azot i wodór. Zespół bada obecnie biologiczne wersje pochodzące z drewna i odpadów spożywczych. Po złożeniu wniosków patentowych naukowcy spodziewają się, że ta klasa związków zostanie przyjęta na szeroką skalę w ciągu następnej dekady.