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Capitalizing on the Iodometric Reaction for Energetic Aqueous Energy Storage
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-08-01 , DOI: 10.1021/acsnano.4c06252 Haowen Sun 1, 2 , Mengxiu Li 1, 2 , Junbing Zhu 1, 2 , Jiangfeng Ni 1, 2 , Liang Li 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-08-01 , DOI: 10.1021/acsnano.4c06252 Haowen Sun 1, 2 , Mengxiu Li 1, 2 , Junbing Zhu 1, 2 , Jiangfeng Ni 1, 2 , Liang Li 1
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Iodometric and iodimetric titrations represent a prevailing technique to determine the concentration of Cu2+ ions in aqueous solutions; However, their utilization in electrochemical energy storage has been overlooked due to the poor reversibility between CuI and Cu2+ related to the shuttling effect of I3– species. In this work, we developed a 4A zeolite separator capable of suppressing the free shuttling of I3– ions, thus achieving a record-high capacity retention of 95.7% upon 600 cycles. Theoretical and experimental studies reveal that the negatively charged zeolite can effectively impede the approach and penetration of I3– ions, as a result of electrostatic interaction between them. To explore the practical potential, a hybrid cell of Zn∥I2 consisting of Cu2+ redox agent has been assembled with a discharge capacity of 356 mA h g–1. The cell affords a specific energy of 443 W h kg–1 based on I2, or 193 W h kg–1 based on both electrodes. This work offers insight on the energy utilization of the iodometric reactions and advocates a Cu2+-mediated cell design that could potentially double the capacity and energy of conventional aqueous battery systems.
中文翻译：
利用碘量反应进行高能水储能
碘量法和碘量滴定法是测定水溶液中 Cu 2+离子浓度的常用技术；然而，由于与 I 3 -物种的穿梭效应相关的 CuI 和 Cu 2+之间的可逆性差，它们在电化学储能中的应用被忽视。在这项工作中，我们开发了一种4A沸石分离器，能够抑制I 3 -离子的自由穿梭，从而在600次循环后实现了95.7%的创纪录高容量保持率。理论和实验研究表明，由于I 3 - 离子之间的静电相互作用，带负电荷的沸石可以有效地阻止I 3 -离子的接近和渗透。为了探索其实际潜力，我们组装了由Cu 2+氧化还原剂组成的Zn∥I 2混合电池，其放电容量为356 mA hg –1 。该电池提供的比能量为 443 Wh kg –1 （基于 I 2 ） ，或 193 Wh kg –1 （基于两个电极）。这项工作提供了对碘量反应的能量利用的见解，并提倡 Cu 2+介导的电池设计，该设计可能使传统水系电池系统的容量和能量翻倍。
更新日期：2024-08-01
中文翻译：
利用碘量反应进行高能水储能
碘量法和碘量滴定法是测定水溶液中 Cu 2+离子浓度的常用技术；然而，由于与 I 3 -物种的穿梭效应相关的 CuI 和 Cu 2+之间的可逆性差，它们在电化学储能中的应用被忽视。在这项工作中，我们开发了一种4A沸石分离器，能够抑制I 3 -离子的自由穿梭，从而在600次循环后实现了95.7%的创纪录高容量保持率。理论和实验研究表明，由于I 3 - 离子之间的静电相互作用，带负电荷的沸石可以有效地阻止I 3 -离子的接近和渗透。为了探索其实际潜力，我们组装了由Cu 2+氧化还原剂组成的Zn∥I 2混合电池，其放电容量为356 mA hg –1 。该电池提供的比能量为 443 Wh kg –1 （基于 I 2 ） ，或 193 Wh kg –1 （基于两个电极）。这项工作提供了对碘量反应的能量利用的见解，并提倡 Cu 2+介导的电池设计，该设计可能使传统水系电池系统的容量和能量翻倍。
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