[發(fā)明專利]從氫醌形成1;2;4-三羥基苯的協(xié)同方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680090958.1
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN109983123A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯科特·托馬斯·巴格;馬修·米拉爾德
• 申請（專利權(quán)）人: 洛克希德馬丁能源有限責(zé)任公司
• 主分類號: C12N15/09
• 分類號: C12N15/09;C12R1/01;C12P7/22
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

本發(fā)明公開了包含具有一個或多個兒茶酚配體的活性材料的液流電池可具有許多期望的工作特征。兒茶酚的商業(yè)合成產(chǎn)生大量的氫醌作為副產(chǎn)物，所述副產(chǎn)物目前在電池工業(yè)中的價值有限并且可造成工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模上的重大廢物處理問題。使用協(xié)同的高收率工藝，可以將低價值的氫醌轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r值的1,2,4?三羥基苯，所述1,2,4?三羥基苯可以是液流電池工業(yè)中相關(guān)的活性材料的理想配體。形成1,2,4?三羥基苯的方法可包括：在第一反應(yīng)中氧化氫醌以形成對苯醌，在第二反應(yīng)中轉(zhuǎn)化對苯醌以形成1,2,4?三乙酰氧基苯，在第三反應(yīng)中將1,2,4?三乙酰氧基苯脫乙酰化以形成1,2,4?三羥基苯，以及在接連進(jìn)行第一反應(yīng)、第二反應(yīng)和第三反應(yīng)后分離1,2,4?三羥基苯。

相關(guān)申請的交叉引用

不適用。

關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明

不適用

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般性地涉及能量儲存，更具體地，涉及將氫醌加工成1,2,4-三羥基苯的方法和與其相關(guān)的配位絡(luò)合物。

背景技術(shù)

電化學(xué)儲能系統(tǒng)，例如電池、超級電容器等，已被廣泛提議用于大規(guī)模儲能應(yīng)用。為此目的已經(jīng)考慮了各種電池設(shè)計，包括液流電池。與其它類型的電化學(xué)儲能系統(tǒng)相比，液流電池由于它們能夠?qū)⒐β拭芏群湍芰棵芏鹊膮?shù)彼此解耦，可以是有優(yōu)勢的，特別是對于大規(guī)模應(yīng)用而言。

液流電池一般包括在相應(yīng)電解質(zhì)溶液中的負(fù)和正極活性材料，所述相應(yīng)電解質(zhì)溶液在含有負(fù)和正極的電化學(xué)電池中分別流過膜或隔膜的相反側(cè)。液流電池通過在兩個半電池內(nèi)部發(fā)生的活性材料的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行充電或放電。用于本文中時，術(shù)語“活性材料”、“電活性材料”、“氧化還原活性材料”或其變體將同義地指示在液流電池或類似的電化學(xué)儲能系統(tǒng)的工作期間(即，在充電或放電期間)經(jīng)歷氧化態(tài)變化的材料。雖然液流電池對于大規(guī)模儲能應(yīng)用具有遠(yuǎn)大前景，但它們經(jīng)常受到次優(yōu)的儲能性能(例如，往返能量效率)和有限的循環(huán)壽命等因素的困擾。盡管進(jìn)行了大量的研究工作，但尚未開發(fā)出商業(yè)上可行的液流電池技術(shù)。

金屬基活性材料可能經(jīng)常被期望用于液流電池和其它電化學(xué)儲能系統(tǒng)。雖然無配體的金屬離子(例如，氧化還原活性金屬的溶解鹽)可用作活性材料，但對于此目的可以經(jīng)常更期望使用配位絡(luò)合物。用于本文中時，術(shù)語“配位絡(luò)合物”、“配位化合物”、和“金屬-配體絡(luò)合物”或簡單地“絡(luò)合物”同義地指示具有至少一個在金屬中心和供體配體之間形成的共價鍵的化合物。金屬中心可以在電解質(zhì)溶液中在氧化形式和還原形式之間循環(huán)，其中金屬中心的氧化和還原形式取決于配位絡(luò)合物所存在的特定半電池而表示完全充電或完全放電的狀態(tài)。

金屬兒茶酚化物(catecholate)絡(luò)合物可以是特別理想的活性物質(zhì)，因為它們是相對穩(wěn)定的絡(luò)合物，在水性介質(zhì)中具有相對良好的溶解性，并且可以提供具有有效工作特性的液流電池。在有些情況下，只含未取代的兒茶酚化物配體的金屬兒茶酚化物絡(luò)合物可以適合在液流電池內(nèi)使用。在其它情況下，其上具有增溶基團的取代的兒茶酚化合物可改善它們所存在的配位絡(luò)合物的水溶性。這樣的取代兒茶酚化合物的合成經(jīng)常可以從兒茶酚本身(即1,2-二羥基苯)開始進(jìn)行。盡管兒茶酚是一種相對便宜的商品化學(xué)品，但是在商業(yè)兒茶酚合成中經(jīng)常共產(chǎn)生大量的氫醌副產(chǎn)物。雖然氫醌可以與兒茶酚分離，然后再將后者納入配位絡(luò)合物，但氫醌副產(chǎn)物在原子經(jīng)濟方面代表了顯著的原料浪費。此外，當(dāng)考慮到預(yù)期支持商業(yè)液流電池應(yīng)用所需的數(shù)噸量的活性材料時，氫醌副產(chǎn)物帶來了重大的廢物處理問題。目前，氫醌副產(chǎn)物在液流電池工業(yè)中沒有重要用途。

鑒于前述內(nèi)容，將氫醌副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為更高價值的材料、特別是與液流電池工業(yè)相關(guān)的材料的工藝將是本領(lǐng)域中非常期望的。本公開滿足了前述需求并且還提供了相關(guān)優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容