ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)


Для цитирования:

Казаринов И. А., Воронков Д. Е., Годяева М. В., Олискевич В. В., Никоноров П. Г., Талаловская Н. М., Абрамов А. Ю. Электрохимические свойства хинонов, антрахинонов и их производных – потенциальных редокс-систем для проточных батарей // Электрохимическая энергетика. 2021. Т. 21, вып. 4. С. 177-190. DOI: 10.18500/1608-4039-2021-21-4-177-190, EDN: JVRCBX

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 137)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
EDN: 
JVRCBX

Электрохимические свойства хинонов, антрахинонов и их производных – потенциальных редокс-систем для проточных батарей

Авторы: 
Казаринов Иван Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Воронков Данила Евгеньевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Годяева Мария Васильевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Олискевич Владимир Владимирович, ООО «Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий»
Никоноров Петр Геннадьевич, ООО «Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий»
Талаловская Наталья Михайловна, ООО «Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий»
Абрамов Александр Юрьевич, ООО «Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий»
Аннотация: 

Практический интерес к проточным редокс-батареям возник в последние десятилетия в связи с интенсивным развитием альтернативной энергетики (солнечной, ветровой) и регулированием пиковых нагрузок в промышленных электрических сетях. Оказалось, что крупномасштабные накопители энергии для компенсации колебаний выработки энергии солнцем и ветром, при производстве электромобилей и систем обеспечения электроэнергией крупных домохозяйств выгоднее реализовывать на проточных редокс-батареях. Во-первых, они очень легко масштабируются, во-вторых, энергия, запасаемая в таких батареях, более дешевая.

В последние годы значительно вырос интерес исследователей к редокс-поведению простых и замещенных хинонов и антрахинонов как потенциальных компонентов электрохимических систем для хранения энергии. Основными преимуществами органических редокс-систем являются следующие: масштабируемость; кинетические преимущества перед используемыми редок-системами на основе неорганических веществ; перестраиваемость – широкая возможность изменения электрохимических и химических свойств путем введения различных функциональных групп в органические молекулы; экологическая безопасность.

В настоящей работе методом циклической вольтамперометрии проведено изучение электрохимического поведения некоторых перспективных органических систем на основе хинона, антрахинона и их аналогов для использования в качестве редокс-систем проточных батарей.

Список источников: 

1. Obama B. The irreversible momentum of clean energy // Science. 2017. Vol. 355. P. 126–129. https://www.doi.org/10.1126/science.aam6284

2. Huskinson B., Rugolo J., Mondal S. K., Aziz M. J. A high power density, high efficiency hydrogen–chlorine regenerative fuel cell with a low precious metalcontent catalyst // Energy Environ. 2012. Vol. 5 P. 8690–8698. https://www.doi.org/10.1039/C2EE22274D

3. Годяева М. В., Казаринов И. А., Воронков Д. Е., Олискевич В. В., Остроумов И. Г. Проточные батареи на основе органических редокс-систем для крупномасштабного хранения электрической энергии // Электрохимическая энергетика. 2021. Т. 21, № 2. С. 59–85. https://www.doi.org/1018500/1608–4039-2021-21-2-59-85

4. Huskinson B., Marshak M. P., Suh C., Er S., Gerhardt M. R., Galvin C. J., Chen X., Aspuru-Guzik A., Gordon R. G., Aziz M. J. A metal-free organic–-inorganic aqueous flow battery // Nature. 2014. Vol. 505. P. 195–198. https://www.doi.org/10.1038/nature12909

5. Song Y., Buettner G. R. Thermodynamic and kinetic considerations for the reaction of semiquinone radicals to form superoxide and hydrogen peroxide // Free Radic Biol Med. 2010. Vol. 49, № 6. P. 919–962. https://www.doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2010.05.009

6. Chen Q., Gerhardt M., Hartle L., Aziz M. J. A Quinone-bromide Flow Battery with 1 W/cm2 Power Density // Journal of the Electrochemical Society. 2016. Vol. 163, № 1. P. 5010–5019. https://www.doi.org/10.1149/2.0021601jes

7. Lin K., Chen Q., Gerhardt M., Tong L., Kim S., Eisenach L., Valle A. Alkaline quinone flow battery // Science. 2015. Vol. 349, № 6255. P. 1529–1532. https://www.doi.org/10.1126/science.aab3033

8. Yang Z., Tong L., Tabor D., Beh E., Goulet M., Aziz M., Gordon R. Alkaline Benzoquinone Aqueous Flow Battery for Large-Scale Storage of Electrical Energy // Science Advances News. 2017. Vol. 8, № 8. P. 8–17. https://www.doi.org/10.1002/aenm.201702056

9. Kwabi D. G., Ji Y., Aziz M. J. Electrolyte Lifetime in Aqueous Organic Redox Flow Batteries : A Critical Review // Chemical Reviews. 2020. Vol. 120, № 14. P. 6467–6489. https://www.doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00599

10. Yang B., Hoober-Burkhardt L. E., Wang F., Surya Prakash G. K., Narayanan S. R. An Inexpensive Aqueous Flow Battery for Large-Scale Electrical Energy Storage Based on Water-Soluble Organic Redox Couples // Journal of the Electrochemical Society. 2014. Vol. 161, № 9. P. 1371–1380. https://www.doi.org/10.1149/2.1001409jes

11. Aspuru-Guzik A., Er S., Suh C., Marshak M., Aspuru-Guzik A. Computational design of molecules for an all-quinone redox flow // Chemical Science. 2015. Vol. 6. P. 885–893. https://www.doi.org/10.1039/C4SC03030C

12. Yang B., Hoober-Burkhardt L. E., Krishnamoorthy S., Murali A. Surya Prakash G. K., Narayanan S. R. High-Performance Aqueous Organic Flow Battery with Quinone-Based Redox Couples at Both Electrodes // Journal of the Electrochemical Society. 2016. Vol. 163, № 7. P. 1442–1449. https://www.doi.org/10.1149/2.1371607jes

13. Xu Y., Wen Y., Chenga J., Yanga Y., Xie Z., Cao G. Novel organic redox flow batteries using soluble quinonoid compounds as positive materials // Non-Grid-Connected Wind Power and Energy Conference. IEEE Publication. 2009. Vol. 13. P. 24–26. https://www.doi.org/10.1109/WNWEC.2009.5335870

14. Способ получения 2,5-диоксибензолсульфоната калия : пат. 1436456 С Рос. Федерация ; заявл. 04.12.1986 ; опубл. 15.11.1994. 3 с.

15. Способ переработки отходов контактного антрахинона : пат. 2072353 С1 Рос. Федерация ; заявл. 03.09.1991 ; опубл. 27.01.1997. 6 с.

Поступила в редакцию: 
09.11.2021
Принята к публикации: 
10.12.2011
Опубликована: 
16.12.2021