En organisk molekyl som används i färgämnen och antibiotika kan vara nyckeln till billigare, effektivare redoxflödesbatterier. Forskare vid Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory utvecklade en mycket reversibel, vattenlösligt material baserat på fenazin. Föreningen kan fungera som ett alternativ till vanadin, som används i elnätsbatterier för att lagra el.

PNNL-forskare utvecklade materialet i ett försök att minska kostnaderna för redoxflödesbatterier. För närvarande, många kommersiella redoxflödesbatterier använder en vanadinbaserad elektrolyt. Vanadin används främst vid ståltillverkning och som handelsmaterial, dess kostnader kan variera beroende på utbud och efterfrågan. För att övervinna dessa kostnadsbegränsningar, PNNL-forskare har utvecklat ett nytt fenazinbaserat material som ett alternativ till vanadin som beskrivs i Naturenergi .

"Detta är en viktig utveckling för organiska flödesbatterier, sade Imre Gyuk, Director of Energy Storage på DOE:s Office of Electricity som stödde detta arbete på PNNL. "Det finns ett stort intresse kring potentialen för vattenlösliga, organiska redoxmaterial som ett alternativ till vanadinbaserade batterier. Dock, problemet är att få materialen att faktiskt lösas upp i vatten och bibehålla de önskade elektrokemiska egenskaperna."

PNNL-forskargruppen, ledd av chefsforskaren Wei Wang, visste att fenazin - en naturligt förekommande förening - har de nödvändiga redoxreaktionerna; men, var inte vattenlöslig. Så, PNNL-forskare utvecklade en metod för att kemiskt modifiera fenazin, producerar ett vattenlösligt derivat som också optimerar dess redoxegenskaper. När det är löst i elektrolytlösningen, teamet fann 90 procent av det lösta fenazinet tillgängligt för att transportera energi.

Enligt Wang, modifiering av fenazin är enkel och skalbar. Medan teamet fortfarande behöver göra en kostnadsanalys, Kemikalier för fenazinprekursorer är lättillgängliga och billiga.

"Resultaten är lovande, ", sa Wang. "Vi har inte bara utvecklat ett hållbart alternativ till vanadin, vi har utvecklat en strukturerad, virtuell screeningmetod som hjälper oss att identifiera nytt lovande material."

PNNL kommer att fortsätta testa en fenazinbaserad anolyt (negativ elektrolyt) och planerar att utveckla en motsvarande katolyt (positiv elektrolyt). Kombinerad, lösningarna kan leda till en ny typ av redoxflödesbatteri.