施例6 在浓硫酸或30%S03的浓硫酸溶液（发烟硫酸）中，加热蒽醌溶液，产生磺化蒽醌的混 合物，如先前描述[37]。使该粗品混合物冷却至室温并用1M硫酸稀释，以得到ImM磺化蒽 醌的溶液。使该溶液经受半电池测量，测量表明磺化蒽醌混合物的行为接近等于实施例3 中说明的纯的9, 10-蒽醌-2, 7-二磺酸，如图9所示。
[0079] 实施例7 将1，8-二羟基-9, 10-蒽醌的溶液在浓硫酸中加热，并在添加NaCl后将黄色固体分 离，其包含1，8-二羟基-9, 10-蒽醌-2, 7-二磺酸二钠盐（1，8-(OH) 2-AQDS)，纯度>95%。由 在1MH2S04中的ImM1，8-(0H) 2-AQDS组成的溶液在与实施例3相似的条件下经受半电池 测量。1，8-(0H)2-AQDS和AQDS的迹线显示于图10,且说明通过添加-0H基团至AQDS骨架， AQDS的峰电势移动了接近100mV。
[0080] 实施例8 由图11a中的示意图说明醌-氢燃料电池。将1，4-苯醌用作正极材料并将H2气体用 作负极材料，用于燃料电池测试。我们在放电模式下操作电池，其中对苯醌/对氢醌混合物 在正极侧再循环经过醌电极，且H2流动经过氢电极。Nafion膜将H+离子传导至阴极。电 池达到约150mA/cm2电流密度和约35mW/cm2功率密度，这比先前报导使用可溶性醌用于全 电池结构中的正极的值[26]更高。我们使用SustainableInnovations,LLC构造的燃料 电池试验台，在我们的实验室作改动[9]。图lib显示使用的电池的图像。电池的特征为： 铝端板、具有蛇形流道的热解石墨集电体、5〇μπι厚Nafion212质子交换膜（其在使用前用 先前描述的方法预处理[9])和PTFE/Viton管和整体垫圈。在电池的两侧上，使用市售的 Pt-Ru/C碳纸市售电极。电池以动电模式操作，使用先前描述的方法[9]，利用流动通过电 池负极侧的5psig高纯度氢气，和使用ColeParmerMasterflex栗流动通过正极侧的醌 溶液。溶液由INH2S0#的对苯醌组成。在每组测量前，进行1吹扫以去除任何剩余的0 2 并确保组件中无泄漏。反应物引入电池后，使电压稳定几分钟，其后用DC电负载由电池引 出越来越高的电流。总的来说，为了使电压稳定，我们在每次电流变化后等待约15秒。在图 11c中，我们显示对于使用0. 1M溶液进行的测试，电池电势相对于电流密度。总的来说，我 们观察到随着增加的电流密度，电势几乎线性下降，表示氧化还原反应稳健的电极动力学， 即相对低的活化过电势。在图lid中，我们显示电池功率密度作为动电电流密度的函数。在 极限电流密度附近，功率密度快速下降。
[0081] 实施例9 9, 10-蒽醌-2, 7-二磺酸二钠盐和HBr在1M硫酸中的溶液栗送通过液流电池，如图12 描述。从固体铝中机械加工出圆形端板。将具有单一蛇形流道（流道宽度=0.0625英寸， 流道深度=0.08英寸，流道间的平台=0.031英寸，FuelCellTechnologies,Inc.)的3 英寸X3英寸热解石墨块用作集电体。将预处理的2cm2双层Toray碳纸电极（各自为约 7. 5μπι，未压缩）用于电池的两侧上。预处理包括在异丙醇中10分钟超声处理，随后在热的 (80°C) 6M硫酸中浸没30分钟，然后在空气炉中在400°C下热处理4小时。Nafion? 212 (50Pm厚）用作质子交换膜（PEM，AlfaAesar)，且PTFE垫圈用于密封电池组件。根据先前 公开的规程进行膜预处理[9]。将6个螺栓（3/8"-16)调节扭矩至10. 2Nm，完成电池组件， 并将PTFE管用于将反应物和产物运输进入和退出电池。将电池保持在加热板上，并卷在用 于温度控制的PID控制的加热元件中，并将液体电解质储器加热以提高热管理。在电池的 正极侧上，将35mL1.75MHBr和0. 9375M似批04用作电解质溶液。在负极侧，使用1MH2S04 中0. 75M2, 7-AQDS二钠盐。使用这些浓度，使得在50%充电状态下，没有跨膜的pH梯度或 总离子浓度梯度。在此显示的测量在50°C下进行。Masterflex?蠕动栗用于使流体循环。 CHInstruments1100C恒电位仪用于测量电池的电化学性质。施加1. 5伏电势对电池充电。 对于各种充电状态（SOC)测量电势-电流响应（图14a)、电势-功率（图14b)和开路电势 (图15)。随着SOC从20%增加到90%，开路电势从0. 76V线性增加到0. 98V。在动电方向， 在这些相同SOC下，峰功率密度分别为77mWcnf2和168mWcnT2 (图14b)。为避免在电解 方向显著的水分解，我们使用1. 5V的截止电压，在该点，在20%和90%S0C观察到的电流密 度分别为_630滅〇112和-196滅〇11 2，相应的功率密度为-939111?〇112和-291111?〇112。作 为对QBFB再生性和耐用性的研究，使电压在距离开路电势（0. 85V，在50%S0C) ±0. 6V循环 100次，每次1分钟。每个循环结尾的电流密度（图15,插图）在实验的时间尺度上恒定， 且表明电池中没有出现即时降解、污染或交叉互混。
[0082] 实施例10 在与实施例9相同的条件下测量醌-溴液流电池的性能特性，除了以下：使用9, 10-蒽 醌-2, 7-二磺酸在1M硫酸中的0. 1M溶液用于负极电解质溶液；将1M硫酸中的0. 2MHBr 用作正极电解质溶液；相互交叉的流道（流道宽度=〇. 0625英寸，流道深度=0. 08英寸，流 道间的平台=0.031英寸，FuelCellTechnologies,Inc.)用作集流体；将预处理的2cm2 层叠（6x)Toray碳纸电极（各自为约7. 5Mm，未压缩）用于电池的两侧上，预处理包括在异 丙醇中10分钟超声处理，然后在热的（50°C) 3:1体积比的未稀释硫酸和硝酸混合物中吸收 5小时。在0.2Acm2下采集恒电流循环数据。循环高度可重复，并表明电池的库伦效率最 小为约95% (图13d)。
[0083] 实施例11 在与实施例10的相同条件下测量醌-溴液流电池的性能特性，除了以下：120mL的2M HBr和0. 5M8巧用作正极电解质溶液；2MH2S04中的1M2, 7-AQDS用作负极电解质溶液。随 着S0C从10%增加到90%，开路电势从0. 69V线性增加到0. 92V(图13a，插图）。在动电方 向，在这些相同的30(：下，峰功率密度分别为0.2461〇112和0.6001〇11 2(图1313)。为避免 在电解方向显著的水分解，我们使用1. 5V的截止电压，在该点，在10%和90%S0C下分别观 察到-2. 25Acm2和-0. 95Acm2的电流密度，相应的功率密度为-3. 342Wcm2和-1. 414W cm2。使电池在500mAcnf2下循环，并记录电压（图16)。这显示超过93%的库伦效率，且 在10个循环和1〇〇小时的过程中无充电容量损失。
[0084] 实施例12 将50mg9, 10-蒽醌-2, 7-二磺酸溶于0· 4mL的D20,用10〇μL的Br2处理。虫和13CNMR谱图（图17和18,a和b)在25°C下静置20小时后相对于起始材料未改变。然后用lmL浓 缩的HBr和10〇μL的Br2处理50mg的AQDS。将反应加热到100°C经48h，并在该温度下蒸 发至干。得到的固体充分溶于020,得到未改变的4和13CNMR(图17和18，c);然而，由于 残余的酸，1HNMR参比有位移。证明当加热到100°C经两天时，9, 10-蒽醌-2, 7-二磺酸与 2MHBr和溴无反应（图17和18)，表示溴交叉互混不导致AQDS的不可逆破坏。
[0085]实施例13 以下表格中列出的ImM醌溶液在1M硫酸溶液中制备。溶液的pH为0。记录半电池电化 学数据，使用由平整的3mm直径玻碳圆盘组成的工作电极、卷绕铂丝作为对电极和Ag/AgCl 参比电极。使用25mV/s的扫描速率记录循环伏安图。通过取阳极和阴极电流密度峰值的 平均电压值并加上〇. 210V，由Ag/AgCl参比转换为标准氢电极（SHE)，分别测量E°。
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