图 二氧化碳捕获-释放与液流电池充电-放电过程

a. 二氧化碳捕获与能量存储  b. 二氧化碳释放与能量传递过程

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22005249、22101064）等资助下，西湖大学王盼团队与哈佛大学Michael J. Aziz团队、国科大杭州高等研究院季云龙团队合作，发展了一类基于吩嗪衍生物水溶性的有机储能小分子，利用水系有机液流电池在充放电过程中实现电化学碳捕集。相关成果以“基于吩嗪衍生物的液流储能系统与电化学二氧化碳捕集（A Phenazine-based High-Capacity and High-Stability Electrochemical CO₂ Capture Cell with Coupled Electricity Storage）”为题，于2023年8月24日发表在《自然•能源》（Nature Energy）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-023-01347-z。

　　水系液流电池储能技术以其安全性高、循环寿命长等优势，成为电力系统进行大规模长时储能的首选技术之一。面对传统化石燃料的大量消耗引起的温室效应、气候变化，在提高清洁能源利用率的同时，二氧化碳的低能耗、高效率捕集是打造碳循环的重要课题。

　　上述团队发展了一类基于吩嗪衍生物的水溶性有机小分子1,8- ESP（图），利用其在水系液流电池电化学储能，即充-放电中，发生的质子耦合氧化还原反应，引起水溶液中pH的变化过程，在储能的同时实现了二氧化碳的富集与释放。该体系具有0.86-1.41 mol/L的二氧化碳捕集容量，其能量成本可低至36 kJ/mol，可长时间连续稳定运行。相较于传统胺吸收技术，该电化学过程能耗低且安全友好。

　　该工作发展的以水溶性有机小分子1,8- ESP为活性物质的电池体系，实现了高容量CO₂的高效捕集，并可同时实现稳定的电能存储。在未来应用中，企业能够根据市场需求进行储能与碳捕集的及时调整与响应，来获得最大经济效益，为后续电化学介导的CO₂捕集技术提供重要理论参考。