An amphoteric and hydrogen-bond-rich artificial α-amino acid for highly durable aqueous redox flow batteries
Notice bibliographique
Résumé
Aqueous organic redox flow batteries offer promising prospects for large-scale, high-safety, and cost-effective energy storage systems with no reliance on scarce mineral resources. However, challenges such as limited water solubility and poor stability hinder the practical application of organic redox molecules in aqueous organic redox flow batteries. Herein, we report the design and synthesis of an artificial redox-active α-amino acid molecule by functionalizing 1,5-dihydroxyanthraquinone with natural cysteine side group, which exhibits enhanced aqueous solubility and redox reversibility in alkaline aqueous organic redox flow batteries. Owing to its unique zwitterionic structure and abundant hydrogen bonds, the negolyte based on artificial α-amino acid molecule exhibits a very low capacity decay rate of 0.00025% per cycle (equivalent to 0.011% per day) under 1 M electron transfer. Theoretical simulations and spectroscopic analyses underscore the importance of the symmetric distribution and abundant hydrogen-bonding interactions of amphipathic amino acid side chains in enhancing the stability of the anthraquinone redox core and reducing its dimerization, as well as enhancing its water solubility and redox reversibility. This study presents the promising potential of nature-inspired principles in designing electrochemically stable, redox-active organic molecules, contributing to the advancement of large-scale, biocompatible, and sustainable aqueous organic redox flow batteries.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».