在國家自然科學基金項目等資助下，西湖大學王盼團隊與哈佛大學Michael J. Aziz團隊、國科大杭州高等研究院季云龍團隊合作，發(fā)展了一類基于吩嗪衍生物水溶性的有機儲能小分子，利用水系有機液流電池在充放電過程中實現(xiàn)電化學碳捕集。相關成果以“基于吩嗪衍生物的液流儲能系統(tǒng)與電化學二氧化碳捕集（A Phenazine-based High-Capacity and High-Stability Electrochemical CO2Capture Cell with Coupled Electricity Storage）”為題，于2023年8月24日發(fā)表在《自然?能源》（Nature Energy）上。論文鏈接：/articles/s41560-023-01347-z。

水系液流電池儲能技術以其安全性高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，成為電力系統(tǒng)進行大規(guī)模長時儲能的首選技術之一。面對傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗引起的溫室效應、氣候變化，在提高清潔能源利用率的同時，二氧化碳的低能耗、高效率捕集是打造碳循環(huán)的重要課題。

圖 二氧化碳捕獲-釋放與液流電池充電-放電過程

a. 二氧化碳捕獲與能量存儲 b. 二氧化碳釋放與能量傳遞過程

上述團隊發(fā)展了一類基于吩嗪衍生物的水溶性有機小分子1,8- ESP（圖），利用其在水系液流電池電化學儲能，即充-放電中，發(fā)生的質子耦合氧化還原反應，引起水溶液中pH的變化過程，在儲能的同時實現(xiàn)了二氧化碳的富集與釋放。該體系具有0.86-1.41 mol/L的二氧化碳捕集容量，其能量成本可低至36 kJ/mol，可長時間連續(xù)穩(wěn)定運行。相較于傳統(tǒng)胺吸收技術，該電化學過程能耗低且安全友好。

該工作發(fā)展的以水溶性有機小分子1,8- ESP為活性物質的電池體系，實現(xiàn)了高容量CO2的高效捕集，并可同時實現(xiàn)穩(wěn)定的電能存儲。在未來應用中，企業(yè)能夠根據(jù)市場需求進行儲能與碳捕集的及時調整與響應，來獲得最大經濟效益，為后續(xù)電化學介導的CO2捕集技術提供重要理論參考。