Ny organisk molekyl lagrar dubbelt så mycket energi och behåller 99 % av kapaciteten efter nästan 200 cykler

Ett forskarlag från Université de Montréal och Concordia University har presenterat en banbrytande organisk molekyl som kan lösa problemen med intermittens i förnybar energi. Molekylen kallas "AzoBiPy" (formellt 4,4′-hydrazobis(1-metylpyridinium)) och är avsedd att användas i vattenbaserade organiska redoxflödesbatterier (AORFB) - ett säkrare, icke brandfarligt alternativ till litiumjonsystem.

Resultaten - som publicerats i Journal of the American Chemical Society - belyser AzoBiPys förmåga att genomgå en reversibel överföring av två elektroner. Medan de flesta organiska posolyter (positiva elektrolyter) endast utbyter en enda elektron, fördubblar AzoBiPy denna kapacitet.

I laboratorietester uppvisade molekylen en hög volymetrisk specifik kapacitet på 47,1 Ah/L och en exceptionell löslighet i vatten.

Stabilitet har länge varit en svaghet hos organiska lagringsmedier, men AzoBiPy satte en ny standard. Under ett 70-dagars försök med 192 laddnings- och urladdningscykler behöll molekylen nästan 99% av sin ursprungliga kapacitet och förlorade endast 0,02% per dag. Enligt forskarna är denna prestanda nästan oöverträffad för en organisk förening, vilket tyder på att den skulle kunna lagra energi som samlas in på sommaren för att värma upp bostäder under vintern.

Den praktiska potentialen hos denna teknik framhävdes under en live-demonstration 2024 vid ett semesterevenemang på avdelningen. En prototyp av ett flödesbatteri, som endast använde två matskedar av vattenlösningen per tank, lyckades driva en uppsättning julgransbelysning i åtta timmar.

Förnybarhetsmässigt är AzoBiPy sammansatt av rikligt förekommande element som kol, kväve och väte, medan kommersiella flödesbatterier mestadels är beroende av vanadin. Teamet undersöker för närvarande biobaserade versioner som härrör från trä- och matavfall. Med patentansökningar på gång förväntar sig forskarna att denna klass av föreningar kommer att nå storskalig användning inom det närmaste decenniet eller så.