Name: Verlängerung der Lebensdauer von löslichen führen Flow-Batterien mit einer Natrium-Acetat-Additiv (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie die Lebensdauer löslicher Blei-Flussbatterien mit Natriumacetat als Elektrolytzusatz verlängern. Diese wirtschaftliche Methode nutzt eine Becherzellkonstruktion für effektive Energiespeichersysteme.

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Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, r.o.c., unter der Finanzierung zahlreicher NSC 102-2221-E-002 - 146-, die meisten 103-2221-E-002 - 233- und die meisten 104-2628-E-002-016-MY3.

(1) Bau einer SLFB-Becher-Zelle mit Natrium Acetat Zusatz
Hinweis: Dieser Abschnitt beschreibt das Verfahren, um eine SLFB-Becher-Zelle mit Additiv für Radsport Langzeitversuchs zu konstruieren. Das Protokoll enthält die Elektrolyt-Vorbereitung mit und ohne Additiv, Elektrode Vorbehandlung, Zelle Montage und Effizienzberechnungen.
<ol><li>
Vorbereitung der Blei-Methanesulfonate (1 L, 1 M als Beispiel)
	<ol>
<li>Fügen Sie in der Dunstabzugshaube 274,6 g Methanesulfonic Säure (MSA, 70 % ein) in ein Becherglas, Rühren mit Stir bar Auflösen der MSA mit 300 mL entionisiertem Wasser (DI).</li>
		<li>Bereiten Sie 223,2 g Blei (II) oxid (98 % zu) und in Schritten zu den oben genannten Becher bis die vorbereiteten Bleioxid vollständig gelöst ist.</li>
		<li>Filtern Sie durch den Büchner-Trichter mit 70 mm Zellulose Filterpapier alle ungelösten Bleioxid zu trennen.</li>
		<li>Wiederholen Sie diesen Vorgang für 3 Mal. Fügen Sie DI Wasser auf 1 L Gesamtvolumen zu erreichen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung des Elektrolyten ohne Zusatz (300 mL)
	<ol>
<li>Einen Becher 20,595 g der MSA (70 %) hinzufügen. Den gleichen Becher 150 mL der vorbereiteten 1 M Blei Methanesulfonate hinzufügen.</li>
		<li>Fügen Sie DI-Wasser um 300 mL Gesamtvolumen zu erreichen und den Elektrolyten bis gleichmäßig vermischt, die Ergebnisse in einer Lösung von 0,5 M Blei Methanesulfonate mit 0,5 M MSA gemischt Rühren hinzu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung der Elektrolyt mit Natriumacetat (300 mL)
	<ol>
<li>Einen Becher 20,595 g der MSA (70 %) hinzufügen. Den gleichen Becher 150 mL der vorbereiteten 1 M Blei Methanesulfonate hinzufügen.</li>
		<li>Das Becherglas 1,23 g NaOAc (98 %) als additive Agent hinzufügen.</li>
		<li>Fügen Sie DI-Wasser um 300 mL Gesamtvolumen zu erreichen und den Elektrolyten bis gleichmäßig vermischt, die Ergebnisse in einer Lösung von 0,5 M Blei Methanesulfonate, 0,5 M Methanesulfonic Säure und 50 mM Natriumacetat Rühren hinzu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbehandlung der positiven und negativen Elektroden
	<ol>
<li>Immer wieder polieren das Positive (kommerzielle Carbon-Composite) und negative (Nickel) Elektroden mit einem Schleifpapier (Aluminiumoxid, P100) bis keine sichtbaren Verunreinigungen sind links und Elektroden mit VE-Wasser nachspülen.</li>
		<li>20,83 g Chlorwasserstoff (35 %) in 200 mL DI Wasser und rühren Sie die Lösung, bis alle der Chlorwasserstoff wird aufgelöst.</li>
		<li>Tauchen Sie die gesamte positive Elektrode in die fertige 1 M Chlorwasserstoff Lösung über Nacht um Verunreinigungen an der Elektrodenoberfläche zu entfernen.</li>
		<li>Spülen Sie die positive Elektrode mit VE-Wasser gründlich und trocknen Sie die Elektrode mit heiklen Aufgabe Scheibenwischer. Band einer Seite jeder Elektrode mit Polytetrafluorethylen (PTFE) Band während der Freilegung der anderen Seite der Elektroden.</li>
		<li>Bereiten Sie eine andere Lösung mit 3,03 g Kaliumnitrat (99 %) und 300 mL DI-Wasser, die Ergebnisse in eine Lösung von 0,1 M Kaliumnitrat.</li>
		<li>Tauchen Sie die positiven und negativen Elektroden in 0,1 M Kaliumnitrat mit die freiliegende Oberfläche vor jeder Elektrode.</li>
		<li>Die positive Elektrode für 5 min ein Potenzial von 1,80 V vs. Ag/AgCl zuweisen. Anschließend wenden Sie ein Potential von -1,0 V vs. Ag/AgCl an der positiven Elektrode 2 min. lang.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Montieren die SLFB Becher-Zelle
	<ol>
<li>Ein hausgemachter Elektrode Positionierung Board für einen festen Elektrodenabstand der vorbehandelten positiven und negativen Elektroden zuordnen. Setzen Sie die Positionierung Platine zusammen mit Elektroden in ein Becherglas wie in Abbildung 1 schematisch dargestellt und den Becher fügen Sie Elektrolyt hinzu, bis die dafür vorgesehenen Ebene eintauchen.</li>
		<li>Legen Sie ein Magnetrührer in das Becherglas, positionieren Sie das Becherglas auf einer heißen Platte und Steuern Sie die rotierende Rührer. Schließen Sie der Batterietester an den Elektroden an und decken Sie die Becher-Zelle mit Plastikfolie um Verdunstung zu verhindern.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Berechnen Sie den Wirkungsgrad der Batterie
	<ol>
<li>Berechnen Sie nach Galvanostatic laden / entladen die Leistung des Akkus wie folgt: Coulomb Effizienz:<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq1.jpg"> Spannung Effizienz:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq2.jpg"> Energieeffizienz:<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq3.jpg"> Hier bezeichnet Q Coulomb entspricht Elektronen geladen/entladen, V anwenden/Ausgangsspannung und E die Gesamtenergie gespeichert/verbraucht.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. werfen Index Messung
Hinweis: Dieser Abschnitt beschreibt das Verfahren zur Messung der werfende Index (TI) des Electrodeposit an positiven Elektroden in SLFB Zellen. Rückwärtsfahren die Rolle der positiven und negativen Elektroden, liefert die andere Gruppe von TI Ergebnisse. Hier wird TI untersucht mit Hilfe einer selbst gebastelten Haring-Blum-Zelle wie schematisch in Abbildung 2dargestellt.
<ol><li>
Messung
	<ol>
<li>Weigh und nimmt zwei positiven Elektroden bzw. vor den versuchen.</li>
		<li>Stellen Sie die negative Elektrode in den Mittelpunkt einer Haring-Blum-Zelle und einer positiven Elektrode im Verhältnis Entfernung 1 von der negativen Elektrode. Legen Sie die zweite positive Elektrode in einem anderen Abstand Verhältnis von der negativen Elektrode (Take 6 als Beispiel in Abbildung 2).</li>
		<li>Tauchen Sie die beiden positiven Elektroden und einer negativen Elektrode mit der gleichen eingetaucht Fläche (2 cm2 hier) in der Haring-Blum-Zelle mit dem Elektrolyten von Interesse.</li>
		<li>Wenden Sie eine kontrollierte Stromdichte (20 mA·cm-2 hier) an den Elektroden mithilfe eines Batterie-Testers an. Führen Sie die Galvanostatic-Gebühr für einen bestimmten Zeitraum (hier 30 min).</li>
		<li>Spülen Sie nach der Beschichtung die beiden positiven Elektroden mit VE-Wasser und über Nacht bei Zimmertemperatur trocknen.</li>
		<li>Wiegen und wieder jeweils zwei positiven Elektroden aufnehmen und die Metall Ausschüttungsquote (MDR) gemäß der unten aufgeführten Gleichung zu berechnen.</li>
		<li>Wiederholen Sie die oben genannten Experimente indem die zweite positive Elektrode an verschiedenen Verhältnissen in Luftlinie (LR), die TI-Diagramm (variiert von 6 zu 1 hier) zu erwerben.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Berechnung
	<ol>
<li>Als Beispiel betrachten die Anode als die Elektrode von Interesse, und bestimmen alle Daten auf dem TI-Diagramm durch die gemessenen MDR gegen LR, die wie folgt berechnet werden: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq7.jpg"> <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq8.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. SEM Probenvorbereitung
<ol><li>Die Graphitelektrode mit VE-Wasser spülen und Trocknen bei Raumtemperatur nach Galvanik.</li>
	<li>Slice-Graphit-Elektroden in die gewünschte Stichprobengröße von Diamond sah mit Sorgfalt. Kälte die Elektrode Probe zu montieren und dann mechanisch Polieren mit 14, 8 und 3 μm Siliciumcarbid Sand Papiere, anschließend.</li>
	<li>Weiter Polieren der Proben mit 1 μm Diamantsuspensionen und 0,05 μm Al2O3. Einzahlung der kalten montierte Probe mit Platin und befestigen Sie es mit Kupfer Bänder, Leitfähigkeit für SEM Beobachtung zu gewährleisten.</li>
</ol>

<ol><li>Soloveichik, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+batteries%3A+current+status+%26+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Flow batteries: current status & trends.</a> Chemical Reviews. 115 (20), 11533-11558 (2015).</li>
<li>Ravikumar, M. K., Rathod, S., Jaiswal, N., Patil, S., Shukla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+renaissance+in+redox+flow+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">The renaissance in redox flow batteries.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 21 (9), 2467-2488 (2017).</li>
<li>Hazza, A., Pletcher, D., Wills, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery%3A+A+lead+acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29+Part+I.+Preliminary+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery: A lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II) Part I. Preliminary studies.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 6 (8), 1773-1778 (2004).</li>
<li>Pletcher, D., Wills, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery%3A+A+lead+acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29+Part+II.+Flow+cell+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery: A lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II) Part II. Flow cell studies.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 6 (8), 1779-1785 (2004).</li>
<li>Pletcher, D., Wills, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery-a+lead+acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29.+III.+The+influence+of+conditions+on+battery+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery-a lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II). III. The influence of conditions on battery performance.</a> Journal of Power Sources. 149, 96-102 (2005).</li>
<li>Hazza, A., Pletcher, D., Wills, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery-a+lead+acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29.+IV.+The+influence+of+additives%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery-a lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II). IV. The influence of additives.</a> Journal of Power Sources. 149, 103-111 (2005).</li>
<li>Pletcher, D., Zhou, H., Kear, G., Low, C. T. J., Walsh, F. C., Wills, R. G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery-A+lead-acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29.+V.+Studies+of+the+lead+negative+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery-A lead-acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II). V. Studies of the lead negative electrode.</a> Journal of Power Sources. 180 (1), 621-629 (2008).</li>
<li>Pletcher, D., Zhou, H., Kear, G., Low, C. T. J., Walsh, F. C., Wills, R. G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery-A+lead-acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29.+Part+VI.+Studies+of+the+lead+dioxide+positive+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery-A lead-acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II). Part VI. Studies of the lead dioxide positive electrode.</a> Journal of Power Sources. 180 (1), 630-634 (2008).</li>
<li>Li, X., Pletcher, D., Walsh, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flow+battery%3A+a+lead+acid+battery+based+on+an+electrolyte+with+soluble+lead+%28II%29.+Part+VII.+Further+studies+of+the+lead+dioxide+positive+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">A novel flow battery: a lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II). Part VII. Further studies of the lead dioxide positive electrode.</a> Electrochimica Acta. 54 (20), 4688-4695 (2009).</li>
<li>Krishna, M., Fraser, E. J., Wills, R. G. A., Walsh, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developments+in+soluble+lead+flow+batteries+and+remaining+challenges%3A+An+illustrated+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Energy+Storage%22%5BJournal%5D)">Developments in soluble lead flow batteries and remaining challenges: An illustrated review.</a> Journal of Energy Storage. 15, 69-90 (2018).</li>
<li>Lin, Y. -T., Tan, H. -L., Lee, C. -Y., Chen, H. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stabilizing+the+electrodeposit-electrolyte+interphase+in+soluble+lead+flow+batteries+with+ethanoate+additive%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Stabilizing the electrodeposit-electrolyte interphase in soluble lead flow batteries with ethanoate additive.</a> Electrochimica Acta. 263, 60-67 (2018).</li>
<li>Oury, A., Kirchev, A., Bultel, Y., Chainet, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PbO2%2FPb2%2B+cycling+in+methanesulfonic+acid+and+mechanisms+associated+for+soluble+lead-acid+flow+battery+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">PbO2/Pb2+ cycling in methanesulfonic acid and mechanisms associated for soluble lead-acid flow battery applications.</a> Electrochimica Acta. 71, 140-149 (2012).</li>
<li>Oury, A., Kirchev, A., Bultel, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+response+of+lead+dioxide%2FLead+%28II%29+galvanostatic+cycling+in+methanesulfonic+acid%3A+a+morphologico-kinetics+interpretation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Potential response of lead dioxide/Lead (II) galvanostatic cycling in methanesulfonic acid: a morphologico-kinetics interpretation.</a> Journal of The Electrochemical Society. 160 (1), A148-A154 (2013).</li>
</ol>

Wir haben nichts zu veröffentlichen.

Dieser Beitrag beschreibt ein wirtschaftliches Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer der SLFBs: durch den Einsatz von NaOAc Agent als Elektrolyt Additiv. Eine Charge von frisch Graphitelektroden und Nickel Platten sind wie bereits erwähnt, in Schritt 1 vor Radsport Langzeitexperimente vorverarbeitet. Da Inkonsistenz zwischen kommerziellen Kohleelektroden Leistung Abweichung von der SLFBs führen kann, ist die physikalisch/chemische Vorbehandlung in Schritt 1.4 entscheidend für Oberfläche Rückstände zu entfernen. Der ...

Erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windenergie für Jahrzehnte entwickelt worden, aber ihre nur unregelmäßig stellt vor große Herausforderungen. Für eine zukünftige Stromnetz mit erneuerbaren Energien aufgenommen Netzstabilisierung und Last Nivellierung sind kritisch und können durch die Integration der Energiespeicher erreicht werden. Redox-Flow-Batterien (RFBs) sind eine der viel versprechenden Optionen für Raster angelegte Energiespeicher. Traditionelle RFBs enthalten ionenselektive Membranen, die Trennung von cher und Katholyt-; zum Beispiel All-Vanadium RFB hat gezeigt, dass um mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben und ein langen Zyklus Leben1,2. Ihr Marktanteil als Energiespeicher ist jedoch sehr begrenzt, teilweise aufgrund der teuren bestehend aus Materialien und ineffektiv ionenselektive Membranen. Auf der anderen Seite ist eine lösliche Lead Single-Flow-Flow-Batterie (SLFB) von Plectcher Et Al. vorgestellt. 1 , 2 , 3 , 4 , 5. die SLFB Membran-weniger ist, weil es nur einen aktiven Spezies, Pb(II) Ionen hat. PB(II) Ionen sind galvanisch an der positiven Elektrode als PbO2 und die negative Elektrode als Pb gleichzeitig während des Ladevorgangs und zurück konvertieren Pb(II) während der Entladung. Ein SLFB muß daher eine Umwälzpumpe und ein Elektrolyt Vorratsbehälter nur, was wiederum möglicherweise zu reduzierten Kapital- und Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen RFBs führen kann. Die veröffentlichten Lebensdauer des SLFBs, ist jedoch so weit beschränkt sich auf weniger als 200 Zyklen unter normalen Bedingungen6,7,8,9,10.
Faktoren führt zu einer kurzen SLFB-Lebensdauer ist vorläufig mit Ablagerung/Auflösung der PbO2 an der positiven Elektrode verbunden. Während der Lade-/Entlade-Prozesse die Elektrolyt-Säure findet sich tief oder wiederholte Zyklen11zunehmen, und Protonen werden vorgeschlagen, um die Generation der eine Passivierungsschicht nicht stöchiometrischen PbOX12, induzieren 13. das Vergießen von PbO2 ist ein weiteres Phänomen im Zusammenhang mit SLFB Abbau. Schuppen Sie PbO2 Teilchen sind irreversibel und können nicht mehr verwendet werden. Coulomb (CE) Effizienzder SLFBs lehnt konsequent durch unausgewogene elektrochemischen Reaktionen sowie angesammelten Elektroplattierungen an beiden Elektroden. Lebensdauer der SLFBs, stabilisiert den pH-Wert zu verlängern sind Fluktuation und Electrodeposit Struktur entscheidend. Eine neuere Arbeit zeigt eine verbesserte Leistung und längere Lebensdauer des SLFBs mit Zusatz von Natriumacetat (NaOAc) in Methanesulfonic Elektrolyt11.
Hier wird ein detailliertes Protokoll für den Einsatz von NaOAc als Zusatz zu den Methanesulfonic Elektrolyten in SLFBs beschrieben. Die SLFB Leistung zeigt sich verbessert werden und die Lebensdauer kann verlängert werden, um über 50 % im Vergleich zu SLFBs ohne NaOAc Zusätze. Darüber hinaus werden Verfahren zur Messung der Index (TI) zu werfen für die Zwecke der quantitativen Vergleich der additive Effekte auf Galvanisierung illustriert. Schließlich eine Scan Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Probe Vorbereitung Methode für Electrodeposit an den SLFB Elektroden wird beschrieben und die additive Wirkung auf Electrodeposit manifestiert sich in aufgenommenen Bilder.

<table><tbody><tr><td>70 mm Zellulose-Filterpapier</td><td>Advance</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Autolab</td><td>Metrohm</td><td>PGSTA302N</td><td></td></tr><tr><td>BT-Lab</td><td>BioLogic</td><td>BCS-810</td><td></td></tr><tr><td>kommerzielle Kohlefaser-Kompositelektrode</td><td>Homy Tech, Taiwan</td><td></td><td>Dichte 1,75 g cm-3 und elektrische Leitfähigkeit 330 S cm-1</td></tr><tr><td>Diamantsäge</td><td>Buehler</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Salzsäure</td><td>SHOWA</td><td>0812-0150-000-69SW</td><td>35%</td></tr><tr><td>Blei(II)-oxid</td><td>SHOWA</td><td>1209-0250-000-23SW</td><td>98%</td></tr><tr><td>Lutropur MSA</td><td>BASF</td><td>50707525</td><td>70%</td></tr><tr><td>Nickelplatte</td><td>Lien Hung Alloy Trading Co., LTD., Taiwan,&nbsp;</td><td></td><td>99%</td></tr><tr><td>Kaliumnitrat</td><td>Scharlab</td><td>28703-95</td><td>99%</td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskopie</td><td>JEOL</td><td>JSM-7800F</td><td>bei einer Beschleunigungsspannung von 15 kV</td></tr><tr><td>Natriumacetat</td><td>SHOWA</td><td>1922-5250-000-23SW</td><td>98%</td></tr><tr><td>Wasseraufbereitungssystem</td><td>Barnstead MicroPure</td><td></td><td>&nbsp; 18.2 M&Omega; &nbsp; &stier; Zentimeter</td></tr></tbody></table>

verlängerung der lebensdauer von löslichen führen flow-batterien mit einer natrium-acetat-additiv

Extending the Lifespan of Soluble Lead Flow Batteries with a Sodium Acetate Additive

In diesem Bericht stellen wir eine Methode für den Bau von einem löslichen Lead-Flow-Batterie (SLFB) mit einer längeren Lebensdauer. Durch die Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Natriumacetat (NaOAc), der Elektrolyt, ist eine Verlängerung der Lebensdauer der Zyklus von über 50 % für SLFBs über langfristige Galvanostatic Lade/Entlade Experimente gezeigt. Eine höhere Qualität der PbO2 Electrodeposit an der positiven Elektrode wird quantitativ für NaOAc hinzugefügt Elektrolyt durch werfen Index (TI) Messungen validiert. Bilder von Rasterelektronenmikroskopie (SEM) erworben zeigen auch stärker integrierten PbO2 Oberflächenmorphologie, wenn die SLFB mit dem NaOAc hinzugefügt Elektrolyt betrieben wird. Diese Arbeit zeigt, dass Elektrolyt Änderung eine plausible Route wirtschaftlich aktivieren Sie SLFBs für groß angelegte Energiespeicher bezeichnen kann.

Um die Lebensdauer des SLFBs zu verlängern, wird NaOAc als Additiv Elektrolyt geliefert. Leistung des SLFBs mit und ohne Additiv NaOAc Radfahren parallel untersucht und Ergebnisse sind in Abbildung 3dargestellt. Für einfachere quantitativen Vergleich der Lebensdauer definieren wir den "Tod" des SLFB als wenn seine CE weniger als 80 % unter kontinuierlicher Galvanostatic Lade/Entlade ist. Abbildung 3a und 3 b zeig...

Ein Protokoll für den Bau einer löslichen Lead-Flow-Batterie mit eine lange Lebensdauer, welche Natrium Acetat im Methanesulfonic Elektrolyt als Zusatzstoff, geliefert wird präsentiert.

Verlängerung der Lebensdauer von löslichen führen Flow-Batterien mit einer Natrium-Acetat-Additiv

In this report, we present a method for the construction of a soluble lead flow battery (SLFB) with an extended cycle life. By supplying an adequate ...

Diese Methode verlängert die Zykluslebensdauer von löslichen Bleistrombatterien, indem Natriumacetat als Elektrolytzusatz verwendet wird, was ein wirtschaftlicher und effektiver Ansatz ist. Darüber hinaus eignet sich das bei dieser Methode verwendete Becherzelldesign praktisch für die Untersuchung der Auswirkungen des Elektrolytadditivs auf Single-Flow-Redox-Flow-Batterien. Die Demonstration des Verfahrens werden Yong-Hong Lai, Ho-Wei Chan und Kai-Rui Pan, zwei Studenten und ein Student aus meinem Labor sein.Zunächst gießen Sie in einer Dunstabzugshaube 274,6 Gramm 70%Methansulfonsäure in einen Becher und rühren Sie es mit einem Rührstab. Fügen Sie 300 Milliliter entionisiertes Wasser hinzu und rühren Sie sie ein bis zwei Minuten lang, um die Lösung gründlich zu mischen. Dann fügen Sie 223,2 Gramm 98%Blei II Oxid in Spachtel spitzengroßen Schritten zur Rührlösung hinzu.Warten Sie, bis sich jede Portion vollständig auflöst, bevor Sie die nächste Portion hinzufügen. Filtern Sie die resultierende Bleimethansulfonatlösung dreimal. Mit entionisiertem Wasser auf einen Liter verdünnen und zwei bis drei Stunden rühren, um eine ein-molar-Lösung zu erhalten.Als nächstes kombinieren Sie in einem Becher 20.595 Gramm 70%MSA, 150 Milliliter ein-Molar-Blei-Methansulfonat, und 1,23 Gramm Natriumacetat. Die Mischung mit entionisiertem Wasser auf 300 Milliliter verdünnen und ein bis zwei Minuten rühren, um eine Elektrolytlösung mit Natriumacetat als Additiv herzustellen. Als nächstes polieren Sie eine nackte Graphitelektrode mit P100-grit aluminous Sandpapier, bis keine Verunreinigungen sichtbar sind.Spülen Sie die polierte Elektrode mit entionisiertem Wasser. Dann fügen Sie 20,83 Gramm 35%Salzsäure zu 200 Milliliter entionisiertem Wasser hinzu, und rühren Sie gut, um eine ein-molar-Lösung von Salzsäure zu erhalten. Die Graphitelektrode mindestens acht Stunden in der Lösung einweichen.Spülen Sie die Graphitelektrode gründlich mit entionisiertem Wasser ab und trocknen Sie sie mit einem low-lint Labortuch. Eine Nickelelektrode mit P100-grit-auminösem Schleifpapier polieren, mit entionisiertem Wasser abspülen und auf die gleiche Weise trocknen. Wickeln Sie dann Polytetrafluorethylenband um eine Seite jeder Elektrode, so dass ein Teil dem Batterietester angeschlossen werden kann.3,03 Gramm Kaliumnitrat in 300 Milliliter entionisiertem Wasser auflösen. Tauchen Sie die exponierten Seiten beider Elektroden in diese 0,1-molarkaliare Kaliumnitratlösung ein. Legen Sie auch eine Referenz silber-silberchloridelektrode in die Lösung.Verbinden Sie dann die Elektroden mit einem Potentiostat. Die Graphit-Arbeitselektrode wird die positive Elektrode sein, und die Nickel-Gegenelektrode wird die negative Elektrode sein. Tragen Sie ein Potential von 1,80 Volt im Vergleich zu Silber-Silberchlorid auf die positive Elektrode für fünf Minuten auf.Dann wenden Sie ein Potenzial von einem Volt im Vergleich zu Silber-Silberchlorid auf die positive Elektrode für zwei Minuten, um die Vorbehandlung zu beenden. Spülen und trocknen Sie die Elektroden anschließend. Verbinden Sie dann die vorbehandelten Elektroden mit einer benutzerdefinierten Elektroden-Positionierungsplatine.Legen Sie die Positionierplatte auf einen Becher, der mit einem Rührstab ausgestattet ist, und füllen Sie den Becher mit Elektrolyt, bis die Lösung das entsprechende Niveau erreicht. Legen Sie die Becherbaugruppe auf eine rührende Kochplatte und schließen Sie einen Batterietester an die Elektroden an. Bedecken Sie die Becherzelle mit Plastikfolie, um Verdunstung zu verhindern, bevor Sie den Batterietest durchführen.Rühren Sie die Mischung bei etwa 200 Umdrehungen von Euro während des Tests. Um das Wurfindex-Messverfahren zu starten, wiegen Sie zwei positive Elektroden und zeichnen ihre Massen auf. Platzieren Sie eine negative Elektrode in der Mittelstellung eines Haring-Blum-Zellgeräts.Legen Sie eine positive Elektrode in der Baugruppe in der Nähe der negativen Elektrode. Platzieren Sie die andere positive Elektrode in einem Abstand, der um ein Vielfaches größer ist als der Abstand zwischen der ersten positiven Elektrode und der negativen Elektrode. Tauchen Sie die Elektrode in den von Interesse interessierten Elektrolyt ein und schließen Sie sie an einen Batterietester an.Starten Sie den Test, indem Sie die Batteriebaugruppe mit einer konstanten Stromdichte von 20 Milliampere pro Quadratzentimeter für 30 Minuten aufladen. Nach der Durchführung der gewünschten Ladungsentladungszyklen die positiven Elektroden mit entionisiertem Wasser abspülen und über Nacht in der Umgebungsluft trocknen lassen. Wiegen Sie dann die positiven Elektroden und berechnen Sie die Menge an Metall, das auf jeder Elektrode plattiert ist.Wiederholen Sie diesen Vorgang bei verschiedenen linearen Entfernungsverhältnissen, und generieren Sie ein Auslösen von Indexdiagrammen. Um eine galvanisierte Graphitelektrode für SEM vorzubereiten, spülen Sie sie zunächst mit entionisiertem Wasser ab und lassen Sie sie bei Raumtemperatur trocknen. Verwenden Sie dann eine Diamantsäge, um die Elektrode vorsichtig in Proben der gewünschten Größe zu schneiden.Eine Elektrodenprobe kalt montieren, in einem Polier befestigen und mechanisch mit 14-acht- und drei Millimeter Siliziumkarbid-Schleifpapier nacheinander polieren. Spülen Sie die Probe mit entionisiertem Wasser und trocknen Sie sie nach jedem Polieren mit Stickstoffgas. Anschließend polieren Sie die Probe mit einer Ein-Millimeter-Diamantsuspension, gefolgt von einer Gülle von 0,05-Millimeter-Aluminiumoxid in entionisiertem Wasser.Legen Sie danach eine Platinschicht auf die polierte Probe und befestigen Sie sie mit Kupferband an der Probenplattform. Erfassen Sie SEM-Bilder des galvanierten Materials. Die Zugabe von Natriumacetat zur SLFB-Elektrode verlängerte die Lade-Entladungs-Zyklus-Lebensdauer um ca. 50%Durch das Hinzufügen von Natriumacetat verbesserten sich auch die Wurfeigenschaften an den positiven Elektroden, wie die flachere Neigung in einem Wurfindexdiagramm zeigt.Natriumacetat hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Beschichtungsverhalten an der negativen Elektrode. SEM-Bilder von positiven Elektroden, die mit Blei IV-Oxid in Elektrolyt mit und ohne Natriumacetat galvaniert sind, zeigten, dass das Additiv einer glatteren Blei-IV-Oxidoberfläche mit weniger Defekten entsprach. Verunreinigungen sind schädlich für die Leistung von SLFBs.Stellen Sie sicher, dass Bleioxid vollständig im MSA gelöst ist, und filtern Sie alle Restkörper heraus, bevor Sie den Elektrolyten verwenden. Sobald die beschichtete Elektrodenprobe geerntet ist, können andere Materialskaldarisierungstechniken wie EBSD, Nanoindentation oder Röntgenbeugung durchgeführt werden, um Einen Einblick in die Wirkung des Additivs auf die Elektrodenposition zu gewinnen. Denken Sie daran, den Elektrolyten in einer Dunstabzugshaube vorzubereiten, da das während dieses Vorgangs freigesetzte Gas gefährlich sein kann.

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Forschung

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Chemie

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