Новая органическая молекула накапливает в два раза больше энергии и сохраняет 99% емкости после почти 200 циклов

Совместная исследовательская группа из Монреальского университета и Университета Конкордия представила прорывную органическую молекулу, которая может решить проблемы прерывистости возобновляемых источников энергии. Молекула, получившая название "AzoBiPy" (формально 4,4′-гидразобис(1-метилпиридиний)), предназначена для использования в водных органических редокс-аккумуляторах (AORFB) - более безопасной, невоспламеняющейся альтернативе литий-ионным системам.

Результаты исследования, опубликованные в Journal of the American Chemical Society, подчеркивают способность AzoBiPy к обратимому переносу двух электронов. В то время как большинство органических молекул позитолита (положительного электролита) обмениваются только одним электроном, AzoBiPy удваивает эту способность.

В лабораторных испытаниях молекула продемонстрировала высокую объемную удельную емкость 47,1 Ач/л и исключительную растворимость в воде.

Стабильность долгое время была слабым местом органических накопителей, но AzoBiPy установил новую планку. В ходе 70-дневного испытания, включавшего 192 цикла заряда-разряда, молекула сохранила почти 99% своей первоначальной емкости, теряя всего 0,02% в день. По словам исследователей, такие показатели практически беспрецедентны для органических соединений, что позволяет предположить, что в них можно хранить энергию, собранную летом, для обогрева домов в течение зимы.

Практический потенциал этой технологии был продемонстрирован во время живой демонстрации на праздничном мероприятии департамента в 2024 году. Прототип проточной батареи, использующий всего две столовые ложки водного раствора на бак, успешно питал елочные гирлянды в течение восьми часов.

В то время как коммерческие проточные батареи в основном используют ванадий, AzoBiPy состоит из таких распространенных элементов, как углерод, азот и водород. В настоящее время команда исследует варианты на биооснове, полученные из древесины и пищевых отходов. Подав патентные заявки, исследователи ожидают, что этот класс соединений получит широкое распространение в течение следующего десятилетия или около того.