Vitamin B 12 Precatalyst Enables Molecular Cobalamin(II) Catalysis for Organodisulfide Anolytes in Aqueous Redox Flow Batteries

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作者
Xinxin Li,Yizhe Shi,Qiliang Chen,Wei Guo,Yongzhu Fu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (55): e74467-e74467
标识
DOI:10.1002/adma.74467
摘要

ABSTRACT Affordable and stable organodisulfide anolytes are attractive for long‐duration aqueous redox flow batteries (ARFBs) for grid energy storage. However, the sluggish redox reactions involving the cleavage/formation of sulfur–sulfur (S─S) bonds cause severe polarization and limited capacity utilization, thus hindering the practical application of organodisulfide anolytes in ARFBs. Herein, we report a homogeneous catalysis strategy employing hydroxocobalamin (Vitamin B 12 , OHCbl) as an environmentally benign and biocompatible precatalyst which can enable molecular cobalamin(II) catalysis for organodisulfide anolytes. Cobalamin(II) generated in situ by electrochemical reduction of OHCbl bidirectionally accelerates the redox reactions of S─S bonds and significantly decreases the overpotential of the ARFB with SPS (bis(sodium sulfopropyl) disulfide) anolyte from 1.24 V to 0.36 V at 40 mA cm −2 , boosting the energy efficiency from 18% to 66%. The OHCbl‐catalyzed ARFB with 1.0 M SPS anolyte delivers a capacity of 51.45 Ah L −1 operated at 100% state of charge and remains stable for 850 cycles at 50 mA cm −2 with a low decay rate of 0.0189% per day. Moreover, a nearly saturated 1.3 M SPS‐based ARFB achieves 96.2% capacity utilization, corresponding to 67.05 Ah L −1 delivered capacity. This cobalamin(II) catalysis strategy addresses the kinetic bottlenecks inherent to organodisulfide‐based anolytes for ARFBs.
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