Coupled <i>In Situ</i> NMR and EPR Studies Reveal the Electron Transfer Rate and Electrolyte Decomposition in Redox Flow Batteries
作者:Evan Wenbo Zhao、Erlendur Jónsson、Rajesh B. Jethwa、Dominic Hey、Dongxun Lyu、Adam Brookfield、Peter A. A. Klusener、David Collison、Clare P. Grey
DOI:10.1021/jacs.0c10650
日期:2021.2.3
development of in situ (online) EPR and coupled EPR/NMR methods to study redox flow batteries, which are applied here to investigate the redox-active electrolyte, 2,6-dihydroxyanthraquinone (DHAQ). The radical anion, DHAQ3-•, formed as a reaction intermediate during the reduction of DHAQ2-, was detected and its concentration quantified during electrochemical cycling. The fraction of the radical anions was
我们报告了用于研究氧化还原液流电池的原位(在线)EPR 和耦合 EPR/NMR 方法的发展,这些方法在此用于研究具有氧化还原活性的电解质 2,6-二羟基蒽醌 (DHAQ)。在 DHAQ2- 还原过程中作为反应中间体形成的自由基阴离子 DHAQ3-•,在电化学循环过程中被检测到并量化其浓度。发现自由基阴离子的分数是浓度依赖性的,分数随着 DHAQ 总浓度的增加而减少,我们将其解释为竞争性二聚体形成机制。将 EPR 和 NMR 两种技术结合起来,可以确定 DHAQ3-• 和 DHAQ4- 阴离子之间的电子转移速率常数。我们量化了“高压”期间 DHAQ 的浓度变化 通过核磁共振光谱保持并定量地将其与电池的容量衰减相关联。在此次扣留期间鉴定出分解产物 2,6-二羟基蒽酮和 2,6-二羟基蒽醇;它们被证明在 0.7 V 下经历了不可逆的电化学氧化反应,因此当在电池的标准电压窗口中运行时,它们不再参与