本报讯（记者温才妃）近日，西湖大学研究员王盼团队与美国哈佛大学博士Michael J. Aziz团队、中国科学院大学杭州高等研究院博士季云龙团队合作，开发了一类基于吩嗪衍生物的水溶性有机储能小分子，并提出了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，即基于一种新合成的小分子，开发了能够捕获与释放二氧化碳的水系液流电池。相关研究成果近日发表于《自然-能源》。
在前期研究工作中，他们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“pH摇摆”现象。于是想到利用这一现象，借助液流电池系统充当“碳捕手”。
他们根据不同功能及应用场景，开发了一系列吩嗪“家族”新成员。其中，1，8-ESP与1，6-AFP共享同样的“骨架”（母核），但嫁接着不一样的“肢体”（官能团）；上一代小分子所使用的是氨基酸，而这一代，团队换为了磺酸根。于是，“老骨架”抽出新芽，迸发了新生机：它既能实现水系液流电池的储能功用，也能捕获与释放二氧化碳。
研究人员测试了1，8-ESP的水系液流电池的性能，发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、较低的能量成本。
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。据悉，该系统能够根据市场与实际需求，对储能与碳捕获进行及时调整与响应，以获得最大经济效益。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01347-z