Ein Protokoll für elektrochemische Auswertungen und State of Charge Diagnose eines Symmetric Organische Redox-Flow-Batterie

Zusammenfassung

Wir präsentieren Ihnen die Protokolle für die elektrochemisch mit einem symmetrischen nicht-wässrigen organischen Redox-Flow-Batterie zu bewerten und für seinen Ladezustand der Diagnose mittels FTIR.

Zusammenfassung

Redox-Flow-Batterien sind als einer der vielversprechendsten stationären Energiespeicherlösungen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Stromnetzes und den Einsatz von Technologien für erneuerbare Energien in Betracht gezogen worden. Unter den vielen Flussbatteriechemien, nicht-wässrige Flow-Batterien haben das Potenzial, eine hohe Energiedichte zu erreichen, weil der breiten Spannungsfenster von nicht-wässrigen Elektrolyten. Allerdings erhebliche technische Hürden bestehen derzeit nicht-wässrigen Flow - Batterien zu begrenzen , ihr volles Potenzial, wie niedrige Redox - Konzentrationen, niedrige Betriebsströme zu zeigen, untersucht Batteriestatusüberwachung usw. In einem Versuch , diese Einschränkungen zu begegnen, wir berichteten kürzlich ein nicht-wässrige Flow-Batterie basiert auf einem hochauflösenden, redox-aktive organische Nitronylnitroxid Radikalverbindung, 2-Phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxid (PTIO). Das Redox-Material weist eine ambipolar elektrochemische Eigenschaft und kann daher sowohl als Anolyt dienene und Katholyt Redox-Materialien, die eine symmetrische Strömungsbatteriechemie zu bilden. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass Fourier-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) verwandeln konnte die PTIO Konzentrationen während der PTIO-Flow-Batterie Radfahren und bieten hinreichend genaue Erfassung der Batterieladezustand (SOC) zu messen, als kreuzvalidierte durch Elektronenspinresonanz (ESR) Messungen . Hier stellen wir eine Video-Protokoll für die elektrochemische Auswertung und SOC Diagnose der PTIO symmetrischen Flow-Batterie. Mit einer detaillierten Beschreibung haben wir gezeigt, experimentell die Strecke solche Zwecke zu erreichen. Dieses Protokoll zielt darauf ab, mehr Interessen und Erkenntnisse über die Sicherheit und Zuverlässigkeit im Bereich der nicht-wässrigen Redox-Flow-Batterien zu funken.

Einleitung

Redox-Flow-Batterien speichern Energie in flüssigen Elektrolyten, die in externen Reservoirs enthalten sind und zu internen Elektroden gepumpt, um elektrochemische Reaktionen abzuschließen. Die gespeicherte Energie und Kraft kann somit hervorragende Flexibilität beim Design entkoppelt werden führenden, Skalierbarkeit und Modularität. Diese Vorteile machen Flow-Batterien gut geeignet für stationäre Energiespeicher-Anwendungen für saubere noch intermittierende erneuerbare Energien zu integrieren, die Erhöhung Grid Asset-Nutzung und Effizienz und die Verbesserung der Energieausfallsicherheit und Sicherheit. ^{1, 2,....}

Protokoll

Hinweis: Die All Lösungszubereitungen, Cyclovoltammetrie (CV) Tests und Durchflusszelle , Montage und Tests wurden in einem mit Argon gefüllten Glove - Box mit Wasser und O ₂ Ebenen weniger als 1 ppm durchgeführt.

1. Elektro Auswertungen von PTIO Durchflusszellen

1. CV - Test
   1. Polnisch mit einem Glaskohlenstoffelektrode mit 0,05 um Gamma-Aluminiumoxidpulver, spülen Sie es mit entsalztem Wasser, steckte es in unter Vakuum bei Raumtemperatur über Nacht, und gibt sie in eine Glove-Box.
   2. Auflösen von Silbernitrat (8,5 mg) mit MeCN (5 ml) in dem Handschuhfach, das heißt<....

Ergebnisse

Die einzigartigen Vorteile der symmetrischen PTIO-Flow-Batterie-System sind mit den elektrochemischen Eigenschaften von PTIO, einer organischen Nitroxidradikalgruppe Verbindung stark zugeschrieben. PTIO können elektrochemische Disproportionierungsreaktionen laufen PTIO ⁺ und PTIO zu bilden ^- (Abbildung 2a). Diese zwei Redoxpaare sind mäßig durch einen Spannungsabstand von ~ 1,7 V (2b) getrennt und können sowohl als Anolyt und Kathol.......

Diskussion

Wie wir bereits gezeigt, ist ²⁵ FTIR Lage , nicht-invasiv den SOC der PTIO - Flow - Batterie zu erfassen. Als Diagnosewerkzeug ist FTIR besonders vorteilhaft wegen seiner leichten Zugänglichkeit, schnelle Reaktion, niedrige Kosten, geringen Platzbedarf, Einrichtung für Online-Einbau, keine Detektorsättigung und die Fähigkeit, strukturelle Informationen zu korrelieren molekularen Entwicklungen während des Fließens Batteriebetrieb zu untersuchen. Figur 3e zeigt eine vorgeschlagene .......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
PTIO	TCI America	A5440	>98,0%
Tetrabutylammoniumhexafluorphosphat	Sigma-Aldrich	86879	elektrochemische Qualität, ≥ 99,0 %
MeCN	BASF	50325685	Silbernitrat in Batteriequalität
	Sigma-Aldrich	204390	99,9999 % Spurenmetallbasis
Gamma-Aluminiumoxidpulver	CH Instruments	CHI120
Graphitfilz	SGL	GFD3	Vakuumtrocken bei 70 & Grad; C für 24 h
Poröser Abscheider	Daramic	AA800	Vakuumtrocken bei 70 °; C für 24 h
Batterietester	Wuhan LAND electronics Co., Ltd.	Lanhe	1 A Strombereich
Elektrochemische Workstation	Solartron Analytical	ModuLab
Handschuhfach	MBRAUN	Labmaster SP	Sauerstoff- und Wasserstand < 1 ppm
ESR-Spektrometer	Bruker	Elexsys 580	Ausgestattet mit einem SHQE-Resonator mit Mikrowellenfrequenz ~9,85 GHz (X-Band) bei 2 mW Leistung, mit 100 kHz Feldmodulation