Geometric Preorganization Enables Entropy‐Constrained Proton Migration for Ultrafast and Stable Aqueous Proton Batteries

质子 电极 水溶液 化学物理 法拉第效率 材料科学 超短脉冲 质子输运 密度泛函理论 组态熵 阴极 纳米技术 化学 电化学 功率密度 电荷密度 熵(时间箭头) 能量密度 阳极 光电子学 离子 电荷(物理) 电流密度 氧化还原 标准电极电位 势能
作者
Na Liu,Jun Yang,Chao Yan,Renwei Jing,Jia‐Lin Yang,Congcong Ni,Minjie Shi,Jin‐Zhi Guo,Jingxin Zhao,Xing‐Long Wu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (8): e25809-e25809 被引量:3
标识
DOI:10.1002/anie.202525809
摘要

Abstract The development of aqueous proton batteries (APBs) is hindered by the scarcity of electrode materials capable of regulating proton migration. Although organic electrodes are promising candidates, they often suffer from Coulombic repulsion and entropy‐induced disorder, leading to performance degradation. Herein, we propose a molecular‐engineering strategy based on geometric preorganization to construct low‐entropy proton transport pathways by designing a C 3 ‐symmetric triangular molecule, 1, 3, 5‐tris (2, 6‐dioxo‐1, 2, 5, 6‐tetrahydro‐3, 4‐dihydropyrazinyl) benzene (DBH). Its rigid trigonal scaffold preorganizes C═N and C═O redox centers, enabling symmetric charge distribution to mitigate repulsion. Moreover, geometric confinement reduces configurational disorder and restricts accessible microstates, directing proton migration along defined pathways while preserving electronic delocalization. As a result, the DBH electrode delivers high and ultrafast proton‐storage capacity, reaching 277.9 mAh g −1 at 1 A g −1 and retaining 207.8 mAh g −1 even at 100 A g −1 . When assembled into a full cell, the device achieves 100% capacity retention after 30 000 cycles, along with an energy density of 111.97 Wh kg −1 and a power density of 40 441.2 W kg −1 . These results demonstrate that triangular preorganization combined with entropy regulation enables organic electrodes to exhibit high proton‐storage capacity, rapid kinetics, and exceptional long‐term stability.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
passby完成签到,获得积分10
刚刚
求值不得完成签到,获得积分10
2秒前
Criminology34应助weixin采纳,获得10
2秒前
virgil完成签到,获得积分10
4秒前
XYT完成签到,获得积分10
4秒前
寒冷思烟发布了新的文献求助10
4秒前
Donby发布了新的文献求助10
5秒前
当女遇到乔完成签到 ,获得积分10
6秒前
NexusExplorer应助597采纳,获得10
7秒前
李健应助杨天天采纳,获得10
7秒前
outro发布了新的文献求助10
7秒前
yyy完成签到,获得积分10
8秒前
hsy发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
不学无术的运动虫完成签到,获得积分10
9秒前
开朗的小蘑菇完成签到,获得积分10
11秒前
tuckahoe完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
科研通AI6.2应助kyyyyy采纳,获得10
13秒前
tuckahoe发布了新的文献求助20
14秒前
饼干完成签到,获得积分10
15秒前
h3sitate发布了新的文献求助10
15秒前
hsy完成签到,获得积分10
15秒前
领导范儿应助175采纳,获得10
16秒前
cllg完成签到,获得积分10
17秒前
南辞完成签到,获得积分10
17秒前
头铁老常完成签到 ,获得积分10
17秒前
活力小蚂蚁完成签到 ,获得积分10
19秒前
21秒前
NexusExplorer应助wyp采纳,获得10
22秒前
22秒前
无极微光应助Tang采纳,获得20
23秒前
可靠的珩发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
26秒前
yy完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7740600
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9289208
关于积分的说明 20194548
捐赠科研通 7318799
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3306487
关于科研通互助平台的介绍 2458764
邀请新用户注册赠送积分活动 2316612