Metal-free aqueous redox capacitor via proton rocking-chair system in an organic-based couple.
Metal-free aqueous redox capacitor via proton rocking-chair system in an organic-based couple.
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DOI：
10.1038/srep03591
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发表时间：
2014-01-07
影响因子：
4.6
通讯作者：
Honma, Itaru
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tomai, Takaaki;Mitani, Satoshi;Komatsu, Daiki;Kawaguchi, Yuji;Honma, Itaru
安全、廉价、循环寿命长、功率和能量密度高的储能设备是发展与可再生能源连接的电网所必需的。在这项研究中，我们展示了使用包含低分子有机化合物的电偶的无金属水氧化还原电容器。除了形成双电层外，由廉价的对苯二酚/对苯二酚组成的对之间的质子插入/提取反应也有助于能量的储存。这种能量储存机制，即质子在充放电时在两个电极之间来回穿梭，可以看作是一个质子摇椅系统。所制备的电容器具有大容量(>；20 Wh/kg)，即使在0-1 V的施加电位范围内也是如此，并且具有高功率容量(>；5 A/g)。纳米多孔碳中有机化合物的载体促进了有机化合物的有效利用，这些有机化合物的寿命可达数千个循环。
Safe and inexpensive energy storage devices with long cycle lifetimes and high power and energy densities are mandatory for the development of electrical power grids that connect with renewable energy sources. In this study, we demonstrated metal-free aqueous redox capacitors using couples comprising low-molecular-weight organic compounds. In addition to the electric double layer formation, proton insertion/extraction reactions between a couple consisting of inexpensive quinones/hydroquinones contributed to the energy storage. This energy storage mechanism, in which protons are shuttled back and forth between two electrodes upon charge and discharge, can be regarded as a proton rocking-chair system. The fabricated capacitor showed a large capacity (>20 Wh/kg), even in the applied potential range between 0–1 V, and high power capability (>5 A/g). The support of the organic compounds in nanoporous carbon facilitated the efficient use of the organic compounds with a lifetime of thousands of cycles.
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