厲害了，我的熒光染料

材料牛注：因為能源利用帶來的各種環境問題引發了可再生能源的研究熱潮，紐約州立大學布法羅分校的研究人員開發出了名為BODIPY(硼-二吡咯亞甲基)的“熒光染料”，有望成為氧化還原液流電池領域的新星。

暗色染料中的輝光會是在能源存儲技術領域的下一個重大進展嗎？紐約州立大學布法羅分校的科學家認為是這樣的。

他們發現了一種叫作BODIPY的熒光染料，可用作水系可充電儲能電池的理想材料，這種電池能為電動汽車和房屋功能。

BODIPY是硼-二吡咯亞甲基的簡稱，它可在黑暗中放出熒光。

但它促進儲能的特性不太明顯。根據最新研究，染料有不尋常的化學性質，使它在儲存電子和電子轉移兩個關鍵任務中表現出色，這兩項也是電池實現其功能所必須的步驟，而BODIPY在這兩方面表現十分出色。

在實驗中， BODIPY基的測試電池壽命長效率高，在充放電100次后性能仍然優異。

研究所的首席研究員兼紐約州立大學布法羅分校文理學院的化學助理教授，Timothy Cook博士說：“隨著世界對替代能源的依賴度不斷提高，我們開始面臨一個巨大的問題——如何儲存能源？當夜晚太陽落下，或當風停止的時候會發生什么？所有的這些能源都是間歇性的，所以我們需要可以儲存能量的電池。”

這項研究于11月16日發表在旨在討論化學和可持續發展問題的學術期刊ChemSusChem上。

未來的染料電池

BODIPY是氧化還原液流電池的理想材料。這些充滿液體的動力電池表現優于傳統材料電池。

Cook說，例如鋰離子電池在破裂時會有爆炸危險，但染料電池不會有這個問題，如果發生破裂它只是泄漏液體而已。

氧化還原液流電池可以很容易地提升至很大的容量，甚至足夠一棟房子一整天的能量需求。

BODIPY在電池中的工作原理

氧化還原液流電池由不同障礙物隔開的兩個液箱組成。

當電池工作時，電子在一個箱內富集并移動至另一個液箱，這樣就產生了電流。放電結束后，為使電池能再次工作，可以使用太陽能、風能或其他能源來迫使電子回到原來的液箱以此達到為電池充電的目的。

氧化還原流電池的效率取決于每個箱中流體的化學性質。

Cook說：“用于氧化還原液電池物質分子目前還很小，但預計將在未來幾年將會大幅增長，我們的研究表明BODIPY染料將會是極具潛力選擇。”

在實驗中，Cook的團隊讓氧化還原液流的液箱都充滿同種溶液，即溶有粉狀BODIPY染料（又稱PM 567）的液體。

在這個混合物中，BODIPY顯示出其優越性質——它們可以在不損耗的情況下，想起啊化學物質那樣接受和放出電子。這一特點使染料可在重復的充放電循環中，儲存電子并促進電子在電池兩極之間的轉移。

在實驗的基礎上，科學家們也預測BODIPY電池會強大到足夠滿足社會應用，產生大約2.3伏的電力。

Cook說，研究的焦點集中在PM 567，鑒于不同的BODIPY有著相同的化學性質，它也會是儲能的好選擇。

原文鏈接：Glow-in-the-dark dye could fuel liquid-based batteries

文獻鏈接：Characterization of a BODIPY Dye as an Active Species for Redox Flow Batteries

本文由材料人編輯部楊超提供素材，趙玲編譯，點我加入編輯部。

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