Name: הארכת תוחלת החיים של זרימה מסיסים עופרת סוללות עם תוסף סודיום אצטט (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: למד להאריך את תוחלת החיים של סוללות זרימה מסיסות עופרת באמצעות תוסף אצטט נתרן באלקטרוליט. שיטה זו מציעה גישה כלכלית ויעילה לשיפור ביצועי אחסון אנרגיה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה, R.O.C., תחת המספר המימון של המועצה לבטחון לאומי 102-2221-E-002 - 146-, רוב 103-2221-E-002 - 233 - ולאחר 104-2628-E-002-016-MY3 רוב.

1. בניית תא גביע SLFB עם תוסף סודיום אצטט
הערה: סעיף זה מתאר את ההליך כדי לבנות תא גביע SLFB עם תוסף לניסוי אופניים לטווח ארוך. הפרוטוקול כולל הכנת אלקטרוליט עם ובלי תוסף, רעלני אלקטרודה, הרכבה תא והחישובים יעילות.
<ol><li>
הכנת methanesulfonate עופרת (1 ליטר, 1 מ' בתור דוגמה)
	<ol>
<li>בשכונה fume, להוסיף 274.6 גר' methanesulfonic חומצה (למתקן, 70%) תוך ערבוב עם בר מערבבים גביע. להמיס את למתקן עם 300 מ ל מים (DI) יונים.</li>
		<li>להכין 223.2 גר' תחמוצת עופרת (II) (98%) ולהוסיף בתוספות כשהספל הנ ל עד תחמוצת עופרת מוכן היא התפרקה לחלוטין.</li>
		<li>לסנן דרך למשפך ביכנר עם 70 מ"מ תאית נייר סינון כדי להפריד כל תחמוצת עופרת undissolved.</li>
		<li>חזור על הליך זה עבור 3 פעמים. מוסיפים מים DI להגיע 1 ליטר בהנפח הכולל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת אלקטרוליט ללא תוסף (300 מ)
	<ol>
<li>להוסיף 20.595 גר' למתקן (70%) גביע. להוסיף 150 מ ל מוכן 1 מ' עופרת methanesulfonate כשהספל אותו.</li>
		<li>מוסיפים מים די כדי להגיע 300 מ ל הנפח הכולל ומערבבים האלקטרוליט עד מעורב בצורה אחידה, אשר תוצאות בריכוז 0.5 M עופרת methanesulfonate מעורבב עם 0.5 M למתקן.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנה של אלקטרוליט עם סודיום אצטט (300 מ)
	<ol>
<li>להוסיף 20.595 גר' למתקן (70%) גביע. להוסיף 150 מ ל מוכן 1 מ' עופרת methanesulfonate כשהספל אותו.</li>
		<li>להוסיף 1.23 גר' NaOAc (98%) כשהספל כסוכן מוספים.</li>
		<li>מוסיפים מים די כדי להגיע 300 מ ל הנפח הכולל ומערבבים האלקטרוליט עד מעורב בצורה אחידה, שתוצאתה פתרון של 0.5 M עופרת methanesulfonate, חומצה methanesulfonic 0.5 M ו- 50 מ מ סודיום אצטט.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
רעלני של האלקטרודות חיוביים ושליליים
	<ol>
<li>שוב ושוב פולנית החיובי (מסחרי פחמן מרוכבים), שלילית (ניקל) אלקטרודות עם נייר זכוכית (תחמוצת אלומיניום, P100) עד אין זיהומים גלוי נותרו ולשטוף לאחר מכן אלקטרודות במים DI.</li>
		<li>להוסיף 20.83 g של מימן כלורי (35%) ב- 200 מ ל די מים ומערבבים את הפתרון עד כל מימן כלורי התפרקה.</li>
		<li>לטבול את האלקטרודה החיובית כולו בפתרון מוכן 1 מ' מימן כלורי בן לילה כדי להסיר זיהומים על פני האלקטרודה.</li>
		<li>שוטפים את האלקטרודה החיובית ביסודיות עם מים DI ומייבשים האלקטרודה עם המשימה העדינה המגבים. הקלטת צד אחד של כל אלקטרודה באמצעות קלטות טפלון (PTFE) תוך חשיפת בצד השני של האלקטרודות.</li>
		<li>להכין פתרון אחר עם g 3.03 של חנקת אשלגן (99%) ו- 300 מ ל די מים, כשהתוצאה היא פתרון של חנקת אשלגן 0.1 M.</li>
		<li>לטבול האלקטרודות חיוביים ושליליים של חנקת אשלגן 0.1 M עם השטח חשוף בפני כל אלקטרודה.</li>
		<li>פוטנציאל של 1.80 V לעומת Ag/AgCl חלות על האלקטרודה החיובית במשך 5 דקות. לאחר מכן, החל פוטנציאל של-1.0 V לעומת Ag/AgCl אל האלקטרודה החיובית למשך 2 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
להרכיב את SLFB גביע תא
	<ol>
<li>לצרף האלקטרודות חיוביים ושליליים pretreated לוח מיקום האלקטרודות תוצרת בית למרחק האלקטרודה קבוע. הנח את לוח מיקום יחד עם אלקטרודות בתוך כמו סכמטי מאויר באיור 1 ולהוסיף אלקטרוליט כשהספל עד רמת המיועד של טבילה.</li>
		<li>למקם הספל של פגים, מקם את הספל על פלטה חמה ולשלוט קצב סיבוב בחישה. להתחבר הבודק הסוללה האלקטרודות ולכסות את התא גביע בניילון נצמד כדי למנוע אידוי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
לחשב את יעילות הסוללות
	<ol>
<li>לאחר galvanostatic טעינה ופריקה, לחשב את היעילות של הסוללה כדלהלן: יעילות coulombic:<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq1.jpg"> יעילות מתח:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq2.jpg"> יעילות אנרגיה:<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq3.jpg"> . הנה, Q מציין תליונים של אלקטרונים המקביל טעונה/משוחררים, V המתח החל/פלט ו- E את האנרגיה הכוללת המאוחסנת/נצרך.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. לזרוק אינדקס מדידה
הערה: סעיף זה מתאר את ההליך כדי למדוד את זריקת מדד (TI) electrodeposit-אלקטרודות חיובי בתאים SLFB. היפוך את התפקיד של אלקטרודות חיוביים ושליליים מספק את הסט השני של TI תוצאות. . הנה, TI ייחקר על-ידי שימוש תא הרינג-בלום תוצרת בית כמו סכמטי מתואר באיור2.
<ol><li>
מדידה
	<ol>
<li>שוקל והקלטה של שתי אלקטרודות חיוביות בהתאמה לפני הניסויים.</li>
		<li>מקם את האלקטרודה השלילית במרכז תא הרינג-בלום, אחד אלקטרודה חיובית ביחס למרחק של 1 מ האלקטרודה השלילית. מקם את האלקטרודה החיובית השנייה יחס אחר מרחק של האלקטרודה השלילית (קח 6 כדוגמא באיור2).</li>
		<li>לטבול את שתי אלקטרודות חיובית, האלקטרודה השלילית אחד עם אותו שקוע שטח (2 ס מ2 כאן) בתא הרינג-בלום עם האלקטרוליט עניין.</li>
		<li>החל על צפיפות זרם מבוקר (20 mA·cm-2 כאן)-האלקטרודות באמצעות כבודק הסוללה. לבצע את הטעינה galvanostatic למשך תקופה מסוימת (30 דקות כאן).</li>
		<li>לאחר ציפוי, לשטוף את שתי אלקטרודות חיובית עם מים DI, לייבש אותם בטמפרטורת החדר למשך הלילה.</li>
		<li>שוקל להקליט שתי אלקטרודות חיובי שוב בהתאמה, לחשב את יחס הפצה מתכת (MDR) לפי המשוואה המפורטים להלן.</li>
		<li>חזור על הניסויים הנ על-ידי הצבת את האלקטרודה החיובית השנייה-מרחק ליניארי שונים יחסי (LR) לרכוש את הדיאגרמה TI (מגוונות 6 ל-1 כאן).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חישוב
	<ol>
<li>לדוגמה, לשקול האנודה כמו האלקטרודה עניין ולאחר לקבוע כל הנתונים בדיאגרמה TI מאת נמדד MDR לעומת LR, אשר יחושבו כפי שמוצג להלן: <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. הכנת הדוגמא SEM
<ol><li>שוטפים את גרפיט אלקטרודה עם מים DI ומייבשים בטמפרטורת החדר לאחר electroplating.</li>
	<li>אלקטרודות גרפיט פרוסה לתוך גודל המדגם הרצוי על ידי יהלום ראה בזהירות. קר הר המדגם אלקטרודה ולהבריק ואז מכנית אותו עם 14, 8, 3 μm סיליקון קרביד חול ניירות, לאחר מכן.</li>
	<li>בהמשך פולנית הדגימות עם הבולם יהלום μm 1, 0.05 μm אל2O3. להפקיד המדגם רכוב קר עם פלטינה ולחבר אותו עם קלטות נחושת כדי להבטיח מוליכות עבור SEM תצפית.</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>

אין לנו לחשוף.

מאמר זה מתאר שיטה חסכונית כדי להאריך את מחזור החיים של SLFBs: על ידי העסקת סוכן NaOAc בתור אלקטרוליט מוספים. אוסף של אלקטרודות גרפיט טריים וצלחות ניקל הם בקובייה כמו הנ ל. בשלב 1 לפני ניסויים אופניים לטווח ארוך. בגלל חוסר עקביות בין אלקטרודות פחמן מסחרי עלול לגרום ביצועים חריגה של SLFBs, רעלני פיזיקלית/כימית ב- 1.4 שלב חיוני כדי להסיר שאריות משטח. החלק השני של שלב 1.4 הוא העסקת שיטות אלקטרוכימיות להסיר זיהומים שעלול לגרום תגובות חמצון-חיזור בין הפוטנציאל של 0 עד 1.8 V לעומת Ag/AgCl. כפי שמתואר <strong class="xfi...

מקורות אנרגיה מתחדשים כולל שמש ורוח פותחו במשך עשרות שנים, אך טבעם לסירוגין מציב אתגרים גדולים. עבור רשת החשמל העתידי עם מקורות אנרגיה מתחדשים, שילב, טען איזון וייצוב רשת קריטיות, יכולה להיות מושגת באמצעות שילוב אחסון אנרגיה. חמצון-חיזור זרימה סוללות (RFBs) הם אחת מהאפשרויות מבטיח לאחסון אנרגיה סרגל רשת. RFBs מסורתית מכילים יון סלקטיבי ממברנות הפרדת anolyte catholyte; לדוגמה, כל ונדיום RFB הראה לפעול עם יעילות גבוהה, הרבה זמן מחזור חיים1,2. עם זאת, את נתח השוק שלהם כמו אחסון אנרגיה מצומצמת מאוד בחלקו עקב הכולל בחומרים יקרים ממברנות יון בררניים יעילים. מצד שני, סוללה זרימה עופרת מסיסים יחיד-זרימה (SLFB) מוצג על-ידי. Plectcher et al. 1 , 2 , 3 , 4 , 5. SLFB ה היא ממברנה-פחות מאחר שהוא כולל מינים פעילה אחת בלבד, Pb(II) יונים. Pb(II) יונים הן electroplated על האלקטרודה החיובית PbO2 ו האלקטרודה השלילית כמו חמאת בוטנים בו זמנית במהלך טעינה, להמיר חזרה ל- Pb(II) במהלך פריקה. SLFB ובכך צריך משאבה מחזור אחד אלקטרוליט אחד אחסון טנקים בלבד, אשר בתורו יכול העלול להוביל את הבירה מופחת ועלות מבצעית לעומת RFBs המקובלת. שפורסם מחזור החיים של SLFBs, זאת, עד כה מוגבל לפחות מ 200 מחזורים תחת זרימה תקינה תנאים6,7,8,9,10.
גורמים מובילים SLFB מחזור חיים קצר קשורה preliminarily התצהיר/פירוק PbO2 בבית האלקטרודה החיובית. במהלך תהליכי טעינה/פריקה, החומציות אלקטרוליט הוא נמצא כדי להגדיל את מחזורי עמוק או חוזרות ונשנות11, פרוטונים מוצעים כדי לגרום את הדור של שכבת פסיבציה של הלא-stoichiometric PbOx12, 13. שפיכת PbO2 הוא תופעה אחרת הקשורה SLFB השפלה. לשפוך PbO חלקיקי2 הן בלתי הפיכות, כבר לא יכול להיות מנוצל. יעילות coulombic (CE) SLFBs consequentially מסרב בגלל תגובות אלקטרוכימיות מאוזנת, כמו גם electrodeposits שהצטברו אצל שתי אלקטרודות. כדי להאריך את מחזור החיים של SLFBs, ייצוב ה-pH תנודות ומבנה electrodeposit הם קריטיים. עיתון האחרונות מפגינה ביצועים משופרים, ו מחזור מורחבת החיים של SLFBs עם תוספת של סודיום אצטט (NaOAc) methanesulfonic אלקטרוליט11.
. הנה, מתואר פרוטוקול מפורט על העסקת NaOAc כתוסף כדי אלקטרוליט methanesulfonic SLFBs. ההופעה SLFB מוצג כדי להיות משופרת, ניתן להאריך את תוחלת החיים על ידי למעלה מ- 50% בהשוואה SLFBs ללא תוספים NaOAc. בנוסף, נהלי לזרוק אינדקס (TI) מדידה מומחשים לצורך השוואה כמותית של השפעות מוספים על electrodeposition. לבסוף מתוארת שיטה הכנה מדגם מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) סריקה עבור electrodeposit על SLFB אלקטרודות, ההשפעה מוספים על electrodeposit באה לידי ביטוי בתמונות הנרכש.

<table><tbody><tr><td>70 מ"מ נייר סינון תאית</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>מסחרי פחמן מרוכב אלקטרודה</td><td>Homy Tech, טייוואן</td><td></td><td>צפיפות 1.75 g cm-3, ומוליכות חשמלית 330 S cm-1</td></tr><tr><td>יהלום מסור</td><td>Buehler</td><td></td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>SHOWA</td><td>0812-0150-000-69SW</td><td>35%</td></tr> <tr><td>תחמוצת עופרת (II) SHOWA</td><td></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>צלחת ניקל</td><td>שעבוד Hung סגסוגת מסחר ושות', בע"מ, טייוואן, &nbsp;</td><td></td><td>99%</td></tr> <tr><td>אשלגן חנקתי</td><td>Scharlab</td><td>28703-95</td><td>99%</td></tr> <tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td><td>JEOL</td><td>JSM-7800F</td><td>במתח מואץ של 15 קילו</td></tr><tr><td>וולט נתרן אצטט</td><td>SHOWA</td><td>1922-5250-000-23SW</td><td>98%</td></tr> <tr><td>מערכת טיהור מים</td><td>Barnstead MicroPure</td><td></td><td>&nbsp; 18.2 M&Omega; &nbsp; ושור; ס מ</td></tr></tbody></table>

הארכת תוחלת החיים של זרימה מסיסים עופרת סוללות עם תוסף סודיום אצטט

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

בדו ח זה, אנו מציגים שיטה לבנייה של סוללה הזרימה הראשי מסיסים (SLFB) עם חיים מחזור מורחבת. על ידי אספקת כמות מספקת של סודיום אצטט (NaOAc) כדי האלקטרוליט, סיומת החיים מחזור של מעל 50% הוא הפגין לניסויים SLFBs ויה לטווח ארוך galvanostatic טעינה/פריקה. איכות גבוהה יותר של electrodeposit2 PbO על האלקטרודה החיובית מאומתת באופן כמותי עבור אלקטרוליט NaOAc-נוסף על ידי זריקת מדידות אינדקס (TI). תמונות נרכשה על-ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) גם התערוכה משולב יותר PbO מורפולוגיה2 משטח כאשר SLFB מופעל עם האלקטרוליט NaOAc-נוסף. עבודה זו מציינת כי השינוי אלקטרוליט ניתן מסלול סביר מבחינה כלכלית לאפשר SLFBs לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול.

כדי להאריך את מחזור החיים של SLFBs, NaOAc מסופק בתור אלקטרוליט מוספים. רכיבה על אופניים הביצועים של SLFBs עם או בלי NaOAc מוספים נבחנות במקביל, התוצאות מוצגות באיור3. עבור קל השוואה כמותית של מחזור החיים, אנו מגדירים "מותו" של SLFB כמו כאשר CE שלה הוא נמוך מ- 80% תחת galvanostatic רציף טעינה/פריקה. איור 3a ו- 3b להראות כי מחזור 50% בערך אריכות החיים של SLFB מושגת כאשר 50 מ"מ NaOAc מתווסף האלקטרוליט של 0.5 M עופרת...

פרוטוקול לבנייה של עופרת מסיסים זרימה סוללה עם תוחלת החיים מורחב, נתרן אשר מסופק אצטט האלקטרוליט methanesulfonic כתוסף, מוצג.

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 ...

שיטה זו מאריכה את חיי המחזור של סוללות זרימת עופרת מסיסות על ידי שימוש נתרן אצטט כמו תוסף אלקטרוליטים, שהיא גישה חסכונית ויעילה. בנוסף, עיצוב תא המקור המשמש בשיטה זו נוח לחקר ההשפעות של תוסף האלקטרוליטים על סוללות זרימת redox זרימה אחת. הדגמת ההליך תהיה יונג-הונג לאי, הו-וואי צ'אן וקאי-רוי פאן, שני סטודנטים לתואר שני וסטודנט לתואר ראשון מהמעבדה שלי.כדי להתחיל, במכסה המנוע אדים, יוצקים 274.6 גרם של 70% חומצה מתנסולפונית לתוך מקור, ולהתחיל לבחוש אותו עם בר ערבוב. מוסיפים 300 מיליליטר של מים deionized, וממשיכים לבחוש במשך 1-2 דקות כדי לערבב ביסודיות את הפתרון. לאחר מכן, להוסיף 223.2 גרם של תחמוצת II 98%lead לתוספת ערבוב במרווחים בגודל קצה מרית.המתן עד שכל חלק יתמוסס לחלוטין לפני הוספת החלק הבא. סנן את פתרון המתנסולפונט של ההפניה המתקבלת שלוש פעמים. מדללים אותו לליטר אחד עם מים deionized, ומערבבים אותו במשך שעתיים עד שלוש שעות כדי להשיג פתרון אחד דיוח.לאחר מכן, לשלב ב beaker 20.595 גרם של 70%MSA, 150 מיליליטר של מתנסולפונט עופרת טוחנת אחת, ו 1.23 גרם של נתרן אצטט. מדללים את התערובת ל-300 מיליליטר עם מים דה-יוניים, ומערבבים אותה במשך שעה עד שתי דקות כדי ליצור פתרון אלקטרוליטים עם נתרן אצטט כתוסף. לאחר מכן, יש ללטש אלקטרודה גרפיט חשופה עם נייר זכוכית אלומיניום P100 חצץ עד שלא ניתן יהיה לראות זיהומים.שוטפים את האלקטרודה המלוטשת במים דה-מיונים. לאחר מכן, להוסיף 20.83 גרם של 35% חומצה הידרוכלורית ל 200 מיליליטר של מים deionized, ומערבבים היטב כדי להשיג פתרון אחד טוחן של חומצה הידרוכלורית. משרים את אלקטרודה גרפיט בתסריט לפחות שמונה שעות.שטפו היטב את אלקטרודה הגרפיט במים לא מיונים, וייבשו אותה עם ניגוב מעבדה עם מוך נמוך. פולנית אלקטרודה ניקל עם נייר זכוכית אלומיניום P100 חצץ, לשטוף אותו עם מים deionized, ולייבש אותו באותו אופן. לאחר מכן, לעטוף קלטת polytetrafluoroethylene סביב צד אחד של כל אלקטרודה, משאיר חלק חשוף להיות מחובר בודק הסוללה.להמיס 3.03 גרם של אשלגן חנקתי ב 300 מיליליטר של מים deionized. לטבול את הצדדים החשופים של שתי האלקטרודות בתתבה זו 0.1 טוחן אשלגן חנקתי. כמו כן, למקם אלקטרודה כלוריד כסף כסף הפניה בתספור.לאחר מכן, חבר את האלקטרודות לפוטנציוסטט. האלקטרודה העובדת של הגרפיט תהיה האלקטרודה החיובית, ואלקטרודה נגד ניקל תהיה האלקטרודה השלילית. החל פוטנציאל של 1.80 וולט לעומת כלוריד כסף כסף על האלקטרודה החיובית במשך חמש דקות.לאחר מכן, להחיל פוטנציאל של וולט אחד שלילי לעומת כסף כסף כלוריד על האלקטרודה החיובית במשך שתי דקות כדי לסיים את pretreatment. לשטוף ולייבש את האלקטרודות לאחר מכן. לאחר מכן, חבר את האלקטרודות המטופלות מראש ללוח מיקום אלקטרודה מותאם אישית.מניחים את לוח המיקום על מקור המצויד בבר ערבוב, וממלאים את הסקילר באלקטרוליט עד שהפתרון מגיע לרמה המתאימה. מניחים את מכלול המיקרו על צלחת חמה ומערבבת, ומחברים בודק סוללות לאלקטרודות. מכסים את תא הבועה בניילון נצמד כדי למנוע אידוי לפני ביצוע בדיקת הסוללה.מערבבים את התערובת על 200 סל"ד במהלך הבדיקה. כדי להתחיל את הליך מדידת מדד הזריקה, לשקול שתי אלקטרודות חיוביות ולתרשם את ההמונים שלהם. מניחים אלקטרודה שלילית במיקום המרכזי של מנגנון תא הלינג-בלום.מקם אלקטרודה חיובית אחת במכלול ליד האלקטרודה השלילית. מקם את האלקטרודה החיובית האחרת במרחק גדול פי כמה מה המרחק בין האלקטרודה החיובית הראשונה לבין האלקטרודה השלילית. לטבול את האלקטרודה באלקטרוליט של עניין, ולחבר אותם בודק סוללה.התחל את הבדיקה על ידי טעינת מכלול הסוללה עם צפיפות זרם קבועה של 20 מיליאמפר לסנטימטר מרובע למשך 30 דקות. לאחר ביצוע מחזורי פריקת המטען הרצויים, יש לשטוף את האלקטרודות החיוביות במים שעברו דה-יונו ולאפשר להן להתייבש באוויר הסביבה במהלך הלילה. לאחר מכן, לשקול את האלקטרודות החיוביות, ולחשב את כמות המתכת מצופה על כל אלקטרודה.חזור על תהליך זה ביחסי מרחק ליניאריים שונים וצרף דיאגרמת אינדקס ההתזרקות. כדי להכין אלקטרודה גרפיט אלקטרופלסטית עבור SEM, תחילה לשטוף אותו עם מים deionized ולאפשר לו להתייבש בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, השתמש במסור יהלום כדי לחתוך בזהירות את האלקטרודה לדגימות בגודל הרצוי.הר קר דגימת אלקטרודה, לתקן אותו מלטש, וללטש אותו מכנית עם 14-שמונה ושלושה מילימטר סיליקון קרביד נייר זכוכית ברצף. שוטפים את הדגימה במים שעברו דה-יונה, ומייבשים אותה בגז חנקן לאחר כל ליטוש. לאחר מכן, ללטש את המדגם עם השעיית יהלום מילימטר אחד, ואחריו תרחיף של אלומינה 0.05 מ"מ במים deionized.לאחר מכן, הפקידו שכבת פלטינה על הדגימה המלוטשת, והצמידו אותה לפלטפורמת הדגימה עם סרט נחושת. רכוש תמונות SEM של החומר האלקטרופלסטי. הוספת נתרן אצטט לאלקטרודה SLFB האריכה את משך החיים של מחזור פריקת המטען בכ-50%הוספת נתרן אצטט שיפרה גם את מאפייני הזריקה באלקטרודות החיוביות, כפי שעולה מהשיפוע הרדוד בדיאגרמת מדד זריקה.נתרן אצטט לא היה השפעה משמעותית על התנהגות ציפוי באלקטרודה השלילית. תמונות SEM של אלקטרודות חיוביות electroplated עם תחמוצת עופרת IV באלקטרוליט עם וללא נתרן אצטט הראו כי התוסף התאים משטח תחמוצת עופרת IV חלקה יותר עם פחות פגמים. זיהומים מזיקים לביצועים של SLFBs.ודא כי תחמוצת עופרת מומס לחלוטין MSA, ולסנן את כל מוצקי שיורית לפני השימוש באלקטרוליט. לאחר דגימת האלקטרודה מצופה הוא שנקטף, טכניקות אחרות scalarization חומר כגון EBSD, ננו-איננדנטציה, או דיפראקציה רנטגן יכול להתבצע כדי לקבל תובנה ההשפעה של התוסף על אלקטרודה. זכור להכין את האלקטרוליט במכסה המנוע אדים כי הגז ששוחרר במהלך הליך זה יכול להיות מסוכן.

extending-lifespan-soluble-lead-flow-batteries-with-sodium-acetate

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

פרוטוקול לבנות ולבדוק תאים מטבע של סוללות ליתיום יון מתואר. הנהלים הספציפיים של ביצוע העבודה האלקטרודה, הכנת אלקטרודה נגדית, הרכבת התא בתוך שבתא הכפפות ובדיקה תא מוצגים.

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

סוללות ליתיום יון להעסיק אלקטרוליטים אורגניים דליקים והנפיצים המתאימים ליישומי טמפרטורת הסביבה. חלופה בטוחה יותר לאלקטרוליטים אורגניים הן סוללות פולימר מוצקות. סוללות פולימר מוצקות לפעול בבטחה בטמפרטורות גבוהות (&gt; 120 מעלות צלזיוס), ובכך הופכים אותם רלוונטיים ליישומים בטמפרטורות גבוהות כגון קידוח נפט עמוק וכלי רכב חשמליים היברידיים. מאמר זה ידון (א) את סינתזת הפולימר, (ב) מנגנון ההולכה הפולימר, ו (ג) לספק רכיבה על אופניים טמפרטורה עבור שניהם פולימר מוצק ואלקטרוליטים אורגניים.

אלקטרוליטים קופולימר שתל מצב מוצק עבור יישומי סוללת ליתיום

אנו מתארים את השימוש בספקטרוסקופיה סינכרוטרון רנטגן הקליטה (סאס) ועקיף X-ray טכניקות (XRD) כדי לבחון את הפרטים של תהליכי העיבור / deintercalation בחומרי אלקטרודה עבור סוללות ליתיום נטענת וNa-ion. שניהם באתרם וניסויים באתרו לשעבר נמצאים בשימוש כדי להבין את התנהגות מבנית רלוונטית להפעלתם של מכשירים...

אפיון של חומרי אלקטרודה לסוללות ליתיום יון ויון נתרן באמצעות טכניקות Synchrotron קרינה

אנו מתארים את התכנון והבנייה של תא אלקטרוכימי לבחינת חומרי האלקטרודה באמצעות בעקיפת אתר אבקת ניטרונים (NPD). אנו להתייחס בקצרה חלופיים בעיצובי תא NPD האתר ולדון בשיטות לניתוח מקביל בנתונים NPD האתר הופקו באמצעות תא זה.

באתרו ניוטרון אבקת השתברות שימוש בסוללות ליתיום-יון מתוצרת מותאמת אישית

מהירות אולטרסאונד משמשת לחקר ערבוב על ידי זרימת נוזלים באלקטרודות מתכת נוזליות. המוקד של כתב יד זה הוא להמחיש את השיטות המשמשות לביצוע מדידות אולטרסאונד מדויקות ונפתרות מרחבית תוך הגבלת חמצון ובקרה וניטור טמפרטורה, זרם מופעל וכוח החימום המסופק.

אולטראסאונד מהירות מדידה במתכת נוזלית אלקטרודה

עיבוד אלקטרודות לא מימיות הוא מרכזי בבניית תאי מטבע ובהערכה של כימיה חדשה של אלקטרודות עבור סוללות ליתיום-יון. מדריך שלב אחר שלב לשיטות הבסיסיות הדרושות כמהנדס אלקטרוכימי העובד עם סוללות במסגרת ניסויית אקדמית מסופק.

עיבוד בלתי מימי אלקטרודה ובנייה של תאי ליתיום-יון מטבע

כאן, אנו מתארים פרוטוקולים להכנת נוזל יוני מבוסס פוספוניום ואלקטרוליטים של מלח ליתיום ביס(טריפלואורומתאן)סולפונימיד, ולהרכיב סוללת תא מטבע ליתיום-יון שאינה דליקה ומתפקדת בטמפרטורה גבוהה.

סינתזה של אלקטרוליטים מבוססים נוזלים יוניים, הרכבה של סוללות Li-ion, ומדידות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה

אנו מציגים פרוטוקולים להערכת אלקטרוכימי סוללת חמזור תזרים סימטרי בלתי מימי אורגני לאבחון מצב הטעינה שלה באמצעות FTIR.

פרוטוקול הערכות אלקטרוכימיות ומדינת האבחון הממונה על סוללת חמזור תזרים אורגנית סימטרי

מאמר זה מתאר את השפעת טמפרטורות טעינה/מתרוקנת שונה על ההשפלה של ליתיום ברזל פוספט-גרפיט נרתיק תאים, מכוון להדמיית קרוב מאוד התרחישים. בסך הכל, נחקרות 10 צירופים טמפרטורה בטווח-20 עד 30 ° C כדי לנתח את השפעת הטמפרטורה על השפלה.

השפעת טעינה ומשחררת את סוללת ליתיום ברזל פוספט-גרפיט תאים בטמפרטורות שונות על השפלה

מטרת הפרוטוקולים המדווחים היא ליצור אלקטרודות נטענות של ספוג אבץ המדכאות דנדריטים ושינוי צורה בסוללות אבץ, כגון ניקל-אבץ או אבץ-אוויר.

אלקטרודות סוללת אבץ-ספוג המדכאות דנדריטים

כאן אנו מציגים שיטת הזזת גליצרול פשוטה וזולה, המבוססת על עקרון ארכימדס למדידת נקבוביות אלקטרודות סוללות חומצה עופרת. השיטה מפגינה שחזוריות טובה ובטוחה יותר מהטכניקות המסורתיות, ודורשת כימיקלים וציוד בעלי סיכון נמוך. שילוב הטכניקה עם ניתוח מיקרוסטרוקטוריאלי באמצעות דיפרקציית קרני רנטגן מספק מידע על תכונות אלקטרודות הסוללה וההתדרדרות.

הזזת גליצרול מבוססת ארכימדס למדידת נקבוביות אלקטרודות בסוללות עופרת-חומצה

למד להאריך את תוחלת החיים של סוללות זרימה מסיסות עופרת באמצעות תוסף אצטט נתרן באלקטרוליט. שיטה זו מציעה גישה כלכלית ויעילה לשיפור ביצועי אחסון אנרגיה.

הארכת תוחלת החיים של זרימה מסיסים עופרת סוללות עם תוסף סודיום אצטט

גלה סרטונים נוספים