Các loại pin sạc hiện đại của chúng ta, chẳng hạn như pin lithium-ion, không bền vững. Một giải pháp thay thế là pin hữu cơ với vật liệu điện cực hữu cơ oxi hóa khử (OEM), có thể được tổng hợp từ vật liệu "xanh" tự nhiên. Trên tạp chí Angewandte Chemie , một nhóm Trung Quốc hiện đã giới thiệu một OEM mới cho pin dung lượng cao hữu cơ chứa nước có thể tái chế dễ dàng và rẻ tiền.
Vật liệu điện cực vô cơ truyền thống trong pin thương mại liên quan đến một loạt vấn đề: tài nguyên hạn chế , nguyên tố độc hại, vấn đề môi trường , điều kiện khai thác một phần không thể chấp nhận được, công suất hạn chế, khó tái chế và chi phí cao. Không có loại pin bền vững nào có thể được phát triển trên quy mô lớn dựa trên các điện cực này, mặc dù chúng cần thiết cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
Pin hữu cơ với OEM vẫn đang ở giai đoạn đầu của con đường dài hướng tới ứng dụng thực tế. Một nhóm do Chengliang Wang dẫn đầu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong hiện đã thực hiện một bước quan trọng theo hướng này. Mục tiêu là sử dụng OEM trong pin có chất điện phân dạng nước. Chúng "xanh hơn", bền vững hơn và ít tốn kém hơn so với các chất điện phân hữu cơ thông thường trong pin lithium-ion .
Nhóm nghiên cứu đã chọn sử dụng azobenzene, một loại vật liệu có thể được sản xuất ở quy mô lớn với chi phí thấp và không hòa tan trong nước đồng thời hòa tan cao trong các dung môi hữu cơ. Trong khi hầu hết các nhóm chức năng khác chỉ có thể chuyển một điện tử, nhóm azo (–N=N–) trong phân tử này có thể chuyển hai điện tử thuận nghịch, góp phần tạo ra công suất cao.
Các phân tích toàn diện đã chứng minh rằng, trong quá trình phóng điện, azobenzene được chuyển đổi thành hydroazobenzene sau khi hấp thụ hai trong số các electron—thông qua liên kết thuận nghịch, nhanh chóng của hai proton (H+). Các tế bào tiền xu nguyên mẫu và tế bào túi nhiều lớp có nhiều kích cỡ khác nhau với các OEM azobenzene và điện cực đối kẽm đạt công suất trên thang ampe giờ, được duy trì trong hơn 200 chu kỳ sạc/xả.
Trái ngược với các OEM gốc polyme, các phân tử azobenzene nhỏ có thể được tái chế với chi phí thấp bằng cách chiết xuất đơn giản bằng dung môi hữu cơ thương mại . Vật liệu điện cực ổn định với không khí ở cả trạng thái tích điện và phóng điện và có thể được tái chế với hiệu suất trên 90% ở mọi trạng thái tích điện. Các sản phẩm tái chế có thể được tái sử dụng trực tiếp dưới dạng OEM mà không làm giảm công suất.
