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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(guān)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(shù)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(shù)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。
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(zhì)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(shù)，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(zhì)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(diào)整與響應，來獲得最大經(jīng)濟效益，為后續(xù)電化學介導的CO2捕集技術(shù)提供重要理論參考。

原標題：西湖大學與哈佛大學團隊在基于液流電池的電化學碳捕集研究方面取得進展