Nature子刊：基于黄素单核苷酸的仿生氧化还原液流电池

（a）核黄素-5'-单磷酸钠盐（FMN-Na，黄素单核苷酸的钠盐）的分子结构。

（b）分别由FMN-Na和基于亚铁氰化物的负电解质和正电解质组成的RFB的示意图。

（c）在pH 13下，各种候选物的析H2（黄色）和析O2（蓝色）的对应的氧化还原电位。

TEMPOL：4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基; DHAQ：2,6-二羟基蒽醌; MV：甲基紫精。

图二： FMN-Na的化学结构。

（a）磷酸基和第三位氮的各种质子化状态下的FMN-Na。

（b）FMN-Na在强碱性条件（pH＞10.2）中的双电子氧化还原反应机理。

图三： FMN-Na电解质的循环伏安图和紫外-可见光谱。

（a）分别为10mM FMN-Na和1M KCl（pH5.5），10mM FMN-Na和1M KCl 在pH9.1缓冲液中（pH8.6），10mM FMN-Na和1M KCl 在pH10缓冲液中（pH10.0），和10mM FMN-Na和1M KOH（pH 13.0）水溶液的CV; 虚线CV表示在363K下处理2小时后的电解质。

（b）10mM FMN-Na和1M KOH的水溶液电解质在100小时的CV，间隔为10小时（扫描速率：10mVs-1）。

（c）在电解质制备后0-6小时，50mM FMN-Na在1M KOH水性电解质中的紫外 - 可见光谱。

图四：FMN-Na电解质的电化学。

（a）在旋转电极速度为200-3,000转/分下的RDE测量。 使用10mM FMNNa在1M KOH水溶液（pH = 13.0）。

（b）极限电流（i）对旋转速度的平方根（Levich-plot）。

（c）Koutecky'-Levich图。

（d）塔菲尔图。Z是测量的电位和表观氧化还原电位之间的差。

图五：低浓度的FMN / Fe RFB的电化学。

使用0.1M K4 [Fe（CN）6]在1M KOH中的水性正电解质和0.06M FMN-Na在1M KOH中的水性负极电解质。

（a）在5 mAcm -2,10 mAcm -2和20mAcm -2的电流密度下的充放电曲线。

（b）在10mAcm-2的电流密度下的第1次，第100次和第200次循环的充放电曲线。

（c）在10mAcm -2的电流密度下RFB的循环放电容量和效率。

图六：高浓度FMN / Fe RFB的电化学性能。

使用0.4M K4 [Fe（CN）6]在1M KOH水性正电解质，0.24M FMN-Na和1M NA在1M KOH中的水性负极电解质。

（a）在10 mAcm -2,25 mAcm -2,50 mAcm -2和80mAcm -2电流密度下的充放电曲线。

（b）在50mAcm -2电流密度下的第1和第100次循环，以及在80mAcm -2下的第110次和第200次循环的充放电曲线。

（c）循环放电容量和效率。

（d）电压和功率密度与放电电流密度的相关性。

【总结】

研究小组提出使用基于黄素单核苷酸的钠盐的水性电解质的液流电池。这种在强碱中使用黄素单核苷酸阴性和亚铁氰化物正电解质的氧化还原液流电池表现出稳定的循环性能，在100个循环的过程中具有超过99％的容量保持率。这为未来发展低成本和可持续性的RFBs奠定了方向。

文献链接：A biomimetic redox flow battery based on flavin mononucleotide（Nature Communications，2016，doi:10.1038/ncomms13230）（见下方“阅读原文”）

本文由材料人编辑部新能源学术组 背逆时光 供稿，材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点击下方“阅读原文”进入材料牛报名加入编辑部。

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