Name: 나트륨 아세테이트 첨가제와 함께 수용 성 리드 흐름 배터리의 수명 연장 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: 배우세요 수용성 리드 흐름 배터리의 수명 연장 방법을 나트륨 아세테이트 첨가제를 이용하여 전기화학적 에너지 저장 시스템의 효율성을 높이는 실험 기법을 익히세요.

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

이 작품은 과학과 기술, R.O.C., NSC 102의 자금 수 아래에 의해 지원 되었다-2221-E-002-146-, 대부분 103-2221-E-002-233-, 그리고 대부분 104-2628-E-002-016-MY3.

1. 나트륨 아세테이트 첨가제와 SLFB 비 커 셀의 건설
참고:이 섹션에서는 장기 순환 실험에 대 한 첨가제와 SLFB 비 커 셀을 구성 하는 절차를 설명 합니다. 프로토콜에는 전해질 준비와 첨가제, 전극 전처리, 셀 어셈블리 및 효율 계산 없이 포함 되어 있습니다.
<ol><li>
리드 methanesulfonate (1 리터, 예를 들어 1 M)의 준비
	<ol>
<li>증기 두건에서 저 어 바 교 반 비 커를 274.6 g methanesulfonic 산 (MSA, 70%)를 추가 합니다. MSA 이온된 (DI) 물 300 mL를 용 해.</li>
		<li>납 (II) 산화물 (98%)의 223.2 g를 준비 하 고 준비 납 산화물은 완전히 용 해 될 때까지 위에서 언급 한 비 커에 단위로 추가.</li>
		<li>모든 소화 납 산화물을 70 m m 룰 필터 종이와 Büchner 퍼 널을 통해 필터링.</li>
		<li>3 번이 절차를 반복 합니다. 총 볼륨에서 1 리터를 도달 하 디 물을 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
첨가제 (300ml) 없이 전해질의 준비
	<ol>
<li>비 커에 MSA (70%)의 20.595 g을 추가 합니다. 같은 비 커를 준비 1 M 리드 methanesulfonate의 150 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>300 mL 전체 볼륨에 도달 하 고 0.5 M 리드 methanesulfonate의 솔루션에서 결과 0.5 m MSA 혼합 전해질 균일 하 게 혼합 때까지 저 어 디 물을 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
준비 나트륨 아세테이트 (300 mL)와 전해질의
	<ol>
<li>비 커에 MSA (70%)의 20.595 g을 추가 합니다. 같은 비 커를 준비 1 M 리드 methanesulfonate의 150 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>1.23 g NaOAc (98%)의 비 커에 첨가제 에이전트 추가.</li>
		<li>300 mL 전체 볼륨에 도달 하 고 전해질까지 균일 하 게 혼합, 0.5 M 리드 methanesulfonate, 0.5 M methanesulfonic 산, 및 50 mM 아세트산 나트륨의 솔루션에서 어떤 결과 저 어 디 물을 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
긍정적이 고 부정적인 전극의 전처리
	<ol>
<li>반복적으로 긍정적인 (상업 탄소 합성) 폴란드어와 네거티브 (니켈) 사 포 (산화 알루미늄, P100) 아무 표시 불순물까지 함께 전극 남아 있으며 후 전극 디 물으로 린스.</li>
		<li>200ml 디 물에 염화 수소 (35%)의 20.83 g를 추가 하 고 솔루션 염화 수소의 모두 해산 때까지 휘저어.</li>
		<li>담가 준비 1 M 염화 수소 솔루션에 하룻밤 전극 표면에서 불순물을 제거 하는 전체 긍정적인 전극.</li>
		<li>긍정적인 전극 디 물으로 깨끗이 린스 하 고 섬세 한 작업 퍼와 전극 건조. 테이프는 전극의 다른 측면을 노출 하면서 소계 (PTFE) 테이프를 사용 하 여 각 전극의 한쪽.</li>
		<li>다른 솔루션 3.03 g 칼륨 질산염 (99%)의 준비와 300 mL 디 물 0.1 M 질 산 칼륨의 솔루션을.</li>
		<li>각 전극에 직면 하는 노출 표면 0.1 M 질 산 칼륨에에서 긍정적이 고 부정적인 전극을 담가.</li>
		<li>5 분에 대 한 긍정적인 전극에 1.80 V 대 Ag/AgCl의 잠재력을 적용 됩니다. 그 후, 적용-V 1.0의 잠재력 대 Ag/AgCl 2 분에 대 한 긍정적인 전극에.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
조립 는 SLFB 비 커 셀
	<ol>
<li>청소용된 긍정적이 고 부정적인 전극 고정된 전극 거리에 대 한 집에서 만든 전극 위치 보드에 연결 합니다. 개요로 그림 1 에서 그림으로 비 커에서 전극 함께 위치 보드를 놓고 침수의 지정 된 수준까지 비 커에 전해질을 추가 합니다.</li>
		<li>비 커에는 자력을 배치, 뜨거운 접시에 비 커 놓고는 활동가의 회전 속도 제어 합니다. 배터리 테스터 전극에 연결 하 고 비 커 셀 증발을 방지 하기 위해 플라스틱 포장으로 커버.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
배터리 효율 계산
	<ol>
<li>Galvanostatic 충전 및 방전 후 다음으로 배터리의 효율을 계산. Coulombic 효율:<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq1.jpg"> 전압 효율:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq2.jpg"> 에너지 효율:<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58484/58484eq3.jpg"> 여기, Q 저장/소비 총 에너지를의 충전/방전 동등 전자, V 적용/출력 전압 및 E 트를 나타냅니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 투사 지 수 측정
참고:이 섹션에서는 SLFB 셀에 긍정적인 전극에서 electrodeposit의 투사 인덱스 (TI)를 측정 하는 절차를 설명 합니다. 긍정적이 고 부정적인 전극의 역할을 반대로 TI 결과의 다른 세트를 제공 합니다. 여기, TI는 집에서 만든 링 블 룸 셀으로 개요로 그림 2에 표시를 사용 하 여 조사 하 고 있다.
<ol><li>
측정
	<ol>
<li>그리고 무게는 실험 전에 각각 2 개의 긍정적인 전극 기록.</li>
		<li>부정적인 전극 링 블 룸 셀 및 부정적인 전극에서 1의 거리 비율에 1 개의 긍정적인 전극의 중심에 놓습니다. 부정적인 전극 ( 그림 2에서 예제로 받아 6)에서 다른 거리 비율에 두 번째 긍정적인 전극을 배치 합니다.</li>
		<li>2 개의 긍정적인 전극 및 관심의 전해질으로 링 블 셀에 같은 털된 노출 영역 (2 cm2 자)와 하나의 부정적인 전극에 젖어.</li>
		<li>배터리 테스터를 사용 하 여 전극에 제어 전류 밀도 (20 mA·cm-2 여기)를 적용 합니다. 특정 시간 (30 분 여기)에 대 한 galvanostatic 충전을 실시 합니다.</li>
		<li>도금, 후 디 물으로 2 개의 긍정적인 전극 린스 하 고 하룻밤 실 온에서 건조.</li>
		<li>무게와 다시 각각 2 개의 긍정적인 전극을 기록 하 고 아래에 나열 된 방정식에 따라 판매 비율 (MDR).</li>
		<li>두 번째 긍정적인 전극 다양 한 선형 거리 비율 (LR) 취득 (6에서 1 여기에 변화 되는) TI 다이어그램에 배치 하 여 상기 실험을 반복 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
계산
	<ol>
<li>예를 들어, 관심, 전극으로 양극을 고려 하 고 결정 각 데이터는 측정 된 MDR 대 LR, 여 티 다이어그램에는 다음과 같이 계산 됩니다: <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 시료 준비
<ol><li>흑연 전극 디 물으로 린스 하 고 전기 도금 후 실 온에서 건조.</li>
	<li>조각 흑연 전극 다이아몬드에 의해 원하는 샘플 크기에 관심을가지고 보았다. 감기 전극 샘플을 탑재 하 고 기계적으로 그것 폴란드 14, 8, 및 3 μ m 실리콘 탄 화물 모래 종이, 이후에.</li>
	<li>추가 1 μ m 다이아몬드 펜션과 0.05 μ m Al2O3와 함께 샘플 폴란드어. 백 금 냉 탑재 샘플 보증금과 SEM 관찰에 대 한 전도성을 보장 하기 위해 구리 테이프와 그것을 연결.</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>

공개 하는 것이 없다.

이 문서에서는 설명 합니다 SLFBs의 사이클 수명을 연장 하는 경제적인 방법: 전해질 첨가제로 NaOAc 에이전트를 사용 하 여. 신선한 흑연 전극 및 니켈 플레이트의 배치는 장기 사이클 실험 하기 전에 1 단계에서에서 상기 전처리는. 상업적인 탄소 전극 사이 불일치는 SLFBs의 성능 편차를 발생할 수 있습니다, 때문에 물리/화학적 전처리 단계 1.4에서 표면 잔류물을 제거 하려면 중요 하다. 단계 1.4의 두 번째 부분은 0 1.8 V 대 Ag/AgCl의 잠재력 사이의 산화 환 원 반응을 일으킬 수 있는 불순물을 제거 하는 전기 화학 방법을 고용 이다. 에서처럼 그림 3, SLFBs의 생활은 약 50% 확장 하는 주기는 MSA에 50mm에서 NaOAc 첨가물은 제공 하는 경우 전해질, 15 mA c m-2 의 current density 및 40 분의 충전/방전 기간을 기반으로.
이 연...

바람과 태양 열 등 신 재생 에너지 소스, 수십 년 동안 개발 되었습니다 하지만 그들의 간헐적인 자연 큰 도전 포즈. 신 재생 에너지 소스 통합 미래 파워 그리드에 대 한 그리드 안정화 부하 평준화 중요 한 고 에너지 저장을 통합 하 여 달성 될 수 있다. Redox 흐름 배터리 (RFBs) 격자 규모 에너지 저장을 위한 유망한 옵션 중 하나입니다. 전통적인 RFBs 포함 anolyte 그리고 catholyte; 분리 이온 선택적 막 예를 들어 모든 바나듐 RFB 높은 효율으로 작동 하도록 것으로 나타났습니다 그리고 긴 사이클 인생1,2. 그러나, 에너지 저장으로 그들의 시장 점유율은 매우 비싼 구성 재료와 효과 이온 선택적 막 때문에 제한 됩니다. 다른 한편으로, 단일 흐름 성 리드 흐름 배터리 (SLFB) Plectcher 그 외 여러분 에 의해 제공 됩니다. 1 , 2 , 3 , 4 , 5. the SLFB는 막 덜 단 하나의 활성 종, Pb(II) 이온을가지고 있기 때문에. Pb(II) 이온은 전기 긍정적인 전극에서 PbO2 및 부정적인 전극으로 Pb로 동시에 충전 하는 동안 하 고 방전 하는 동안 Pb(II)을 다시 변환. SLFB는 따라서 하나의 순환 펌프 및 1 개의 전해액 저장 탱크만, 차례로 이어질 수 있는 잠재적으로 감소 된 자본 및 운영 비용을 기존의 RFBs에 비해 필요 합니다. 그러나, SLFBs의 게시 주기 생활은 정상적인 흐름 조건6,7,8,,910에서 200 미만 사이클 제한까지.
짧은 SLFB 주기 생활을 선도 하는 요인 예비 PbO2 긍정적인 전극에서의 증 착/해체와 연결 됩니다. 충전/방전 과정 동안 전해질 산 깊은 또는 반복 주기11, 증가를 발견 하 고 양성자 제안 비 화학 량 론 PbOx12, 의 패 시 베이 션 층의 생성을 유도 하 고 13. SLFB 저하와 관련 된 또 다른 현상은 이다 PbO2 흘리기. 창 고 PbO2 입자 돌이킬 수 없습니다 및 더 이상 이용 될 수 있다. SLFBs의 coulombic 효율 (CE) consequentially 불균형 전기 화학 반응으로 두 전극에 축적 된 electrodeposits 때문에 거절합니다. SLFBs, pH 안정화의 사이클 수명을 연장 변동 및 electrodeposit 구조는 중요 합니다. 최근 종이 향상 된 성능 및 확장된 주기 생활 SLFBs의 나트륨 아세테이트 (NaOAc) methanesulfonic 전해질11의 추가 함께 보여 줍니다.
여기, SLFBs에 methanesulfonic 전해질에 첨가물으로 NaOAc를 고용에 대 한 상세한 프로토콜을 설명 합니다. SLFB 성능 향상 된 표시 됩니다 하 고 수명을 NaOAc 첨가물 없이 SLFBs에 비해 50% 이상으로 확장할 수 있습니다. 또한, 인덱스 (TI) 측정을 던지고에 대 한 절차는 electrodeposition에 첨가제 효과의 양적 비교 목적으로 그림. 마지막으로, SLFB 전극에 electrodeposit에 대 한 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 샘플 준비 방법 설명 하 고 electrodeposit에 첨가제 영향 획득된 이미지에 나타나 신입니다.

<table><tbody><tr><td>70mm 셀룰로오스 여과지</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>상업용 탄소 복합 전극</td><td>Homy Tech, 대만</td><td></td><td>밀도 1.75g cm-3 및 전기 전도도 330 S cm-1</td></tr><tr><td>다이아몬드 톱</td><td>Buehler</td><td></td><td></td></tr><tr><td>염산</td><td>SHOWA</td><td>0812-0150-000-69SW</td><td>35%</td></tr><tr><td>납 (II) 산화물</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>니켈 플레이트</td><td>Lien Hung Alloy Trading Co., LTD., Taiwan,&nbsp;</td><td></td><td>99%</td></tr><tr><td>Potassium Nitrate</td><td>Scharlab</td><td>28703-95</td><td>99%</td></tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>JEOL</td><td>JSM-7800F</td><td>, 가속 전압에서 15kV</td></tr><tr><td>아세테이트 나트륨</td><td>SHOWA</td><td>1922-5250-000-23SW</td><td>98%</td></tr><tr><td>정수 시스템</td><td>Barnstead MicroPure</td><td></td><td>&nbsp; 18.2 M&오메가; &nbsp; &황소; 센티미터</td></tr></tbody></table>

나트륨 아세테이트 첨가제와 함께 수용 성 리드 흐름 배터리의 수명 연장

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

이 보고서에서 우리 확장된 사이클 인생 성 리드 흐름 배터리 (SLFB)의 건설 하는 방법을 제시. 적절 한 양의 전해질에 아세트산 나트륨 (NaOAc)를 제공 하 여 사이클 수명 연장 50% 이상의 장기 galvanostatic 충전/방전 실험을 통해 SLFBs에 대 한 시연입니다. 긍정적인 전극에서 PbO2 electrodeposit의 높은 품질은 양적 인덱스 (TI) 측정을 throw 하 여 NaOAc 추가 된 전해질에 대 한 유효성 검사. 이미지 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 의해 인수는 SLFB NaOAc 추가 된 전해질에와 함께 작동 하면 또한 통합된 PbO2 표면 형태를 전시 한다. 이 작품 전해질 수정 경제적으로 SLFBs 수 있도록 대규모 에너지 저장에 대 한 그럴듯한 경로 수 나타냅니다.

SLFBs의 사이클 수명을 연장, NaOAc 전해질 첨가제로 제공 됩니다. 병렬로, 검사는 자전거와 첨가제 NaOAc 없이 SLFBs의 성능 및 결과 그림 3에 나와 있습니다. 쉽게 주기 생활의 양적 비교를 위해 우리로 SLFB의 "죽음"를 정의 하는 때 그것의 CE는 연속 galvanostatic 충전/방전에서 80% 보다 낮은. 그림 3a 와 3b 쇼는 약 50% 주기는 SLFB의 생활 연장 50 때 이루어집니다 mM NaOAc에 추가 40 분 충전/방전 15cm mA의 전류 밀도 0.5 M 리드 methanesulfonate와 0.5 M MSA, 전해질 -2. 우리가 따라서 차지 하는 주기 수는 배터리 방전의 전체 깊이에서 표현입니다. SLFB 성능에 NaOAc 첨가제의 긍정적인 효과 충전/방전의 깊이 증가 하...

나트륨에서 아세테이트는 첨가제로 methanesulfonic 전해질에서 제공 된 확장 된 수명으로 녹는 리드 흐름 배터리의 건설에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

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 ...

이 방법은 아세테이트 나트륨을 전해질 첨가제로 사용하여 용해성 납 유량 전지의 사이클 수명을 연장하며, 이는 경제적이고 효과적인 접근법입니다. 또한, 이 방법에 사용되는 비커 셀 설계는 단일 플로우 레독스 유량 배터리에 전해질 첨가제의 효과를 연구하는 데 편리합니다. 이 절차를 시연하는 것은 용홍라이, 호웨이 찬, 카이루이 팬, 2명의 졸업생, 그리고 제 실험실에서 온 학부생입니다.먼저 연기 후드에 70%의 메탄설포닉산을 274.6그램을 부어 서저어 저어주세요. 300 밀리리터의 탈온된 물을 넣고 1~2분 동안 계속 저어서 용액을 완전히 섞습니다. 그런 다음 주걱 팁 크기의 증분에서 교반 용액에 98%의 납 II 산화물 223.2 그램을 추가합니다.다음 부분을 추가하기 전에 각 부분이 완전히 용해될 때까지 기다립니다. 결과 납 메탄술포네이트 용액을 세 번 걸이하십시오. 탈이온화된 물로 1리터로 희석하고 2~3시간 동안 저어서 1-어금니 용액을 얻습니다.다음으로, 비커 20.595 그램 70%MSA, 1-어금니 리드 메탄술포네이트 150 밀리리터, 아세테이트 나트륨 1.23그램을 결합합니다. 혼합물을 탈이온화된 물로 300 밀리리터로 희석하고 1~2분 동안 저어 아세테이트 나트륨을 첨가제로 사용하여 전해질 용액을 만듭니다. 다음으로, 불순물이 보이지 않게 될 때까지 P100-grit 알루미알 사포로 벌거벗은 흑연 전극을 연마합니다.연마된 전극을 탈온화된 물로 헹구는 다. 이어서, 20.83그램의 35%의 염산을 200밀리리터에 첨가하고, 잘 저어서 염산의 1-해액을 얻습니다. 흑연 전극을 용액에 적어도 8시간 동안 담그십시오.흑연 전극을 탈온화된 물로 철저히 헹구고, 낮은 보풀실험실 닦아로 건조시다. P100-grit 알루미알 사포로 니켈 전극을 연마하고, 탈이온화된 물로 헹구고, 같은 방법으로 건조시다. 그런 다음 각 전극의 한쪽 주위에 폴리테트라플루오로티렌 테이프를 감싸고, 배터리 테스터에 연결되기 위해 노출된 부분을 남깁니다.3.03 그램의 질산칼륨을 300 밀리리터의 탈온화 물에 녹입니다. 이 0.1-어금다 질산 칼륨 용액에 양 전극의 노출된 면을 담급하십시오. 또한, 용액에 기준 은은 염화물 전극을 배치합니다.그런 다음 전극을 전극을 전위요타트에 연결합니다. 흑연 작동 전극은 양극이 될 것이며, 니켈 카운터 전극은 음극이 될 것이다. 1.80볼트의 잠재력을 1.80볼트대 은은염화물을 양극에 5분간 적용합니다.이어서, 음의 1볼트 대 은-은염화물의 전위를 2분 동안 양극에 적용하여 전처리를 완료한다. 그 후에 전극을 헹구고 건조시다. 그런 다음 전처리된 전극을 사용자 지정 전극 포지셔닝 보드에 연결합니다.스티어 바가 장착된 비커에 포지셔닝 보드를 놓고 용액이 적절한 수준에 도달할 때까지 비커를 전해질로 채웁니다. 비커 어셈블리를 교반 핫 플레이트에 놓고 배터리 테스터를 전극에 연결합니다. 배터리 테스트를 수행하기 전에 증발을 방지하기 위해 비닐 랩으로 비커 셀을 덮습니다.시험 도중 약 200 rpm에 혼합물을 저어줍니다. 던지기 인덱스 측정 절차를 시작하려면 두 개의 양극을 계량하고 질량을 기록합니다. 해링-블룸 세포 장치의 중심 위치에 음극을 놓습니다.음극 근처의 조립에 하나의 양극을 배치합니다. 다른 양극을 첫 번째 양극과 음극 사이의 거리보다 몇 배 더 큰 거리에 놓습니다. 전극을 전해질에 담그고 배터리 테스터에 연결합니다.30분 동안 평방 센티미터당 20 밀리암퍼의 일정한 전류 밀도로 배터리 어셈블리를 충전하여 테스트를 시작합니다. 원하는 전하 방전 주기를 수행 한 후, 탈이온 된 물로 양극을 헹구고 밤새 주변 공기에서 건조 할 수 있습니다. 이어서, 양극의 무게를 측정하고, 각 전극에 도금된 금속의 양을 계산한다.다양한 선형 거리 비율로 이 프로세스를 반복하고 throw 인덱스 다이어그램을 생성합니다. SEM용 전자도금 흑연 전극을 준비하려면 먼저 탈이온화된 물로 헹구고 실온에서 건조시키십시오. 그런 다음 다이아몬드 톱을 사용하여 전극을 원하는 크기의 샘플로 조심스럽게 자른다.전극 샘플을 냉게 마운트하고 연마기에서 고정하고 14-8 및 3mm 실리콘 초경 사포로 기계적으로 연마합니다. 시료를 탈온화된 물로 헹구고 각 연마 후 질소 가스로 건조시. 그런 다음 1mm 다이아몬드 서스펜션으로 샘플을 연마한 다음, 0.05밀리미터의 알루미나를 탈온화된 물에 넣고 닦습니다.그 후, 연마 된 샘플에 백금 층을 착유하고 구리 테이프로 샘플 플랫폼에 부착하십시오. 전기도금 재료의 SEM 이미지를 획득합니다. SLFB 전극에 아세테이트 나트륨을 첨가하면 전하-방전 주기 수명을 약 50% 아세테이트 나트륨첨가는 또한 던지기 지수 다이어그램에서 얕은 경사면에 의해 나타난 양극에서의 던지는 특성을 향상시다.아세테이트 나트륨은 음극의 도금 거동에 큰 영향을 미치지 않았다. 아세테이트 나트륨 유무에 관계없이 전해질에 납 IV 산화물으로 전도된 양극의 SEM 이미지는 첨가물이 더 적은 결함으로 부드러운 리드 IV 산화물 표면에 대응하는 것으로 나타났다. 불순물은 SLFB의 성능에 해롭습니다.납 산화물이 MSA에 완전히 용해되었는지 확인하고 전해질을 사용하기 전에 모든 잔류 고체를 필터링하십시오. 도금 전극 시료를 수확하면 EBSD, 나노 들여쓰기 또는 X선 회절과 같은 다른 재료 확장 기술을 수행하여 전극에 대한 첨가제의 영향에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 절차 중에 방출되는 가스가 위험할 수 있으므로 연기 후드에서 전해질을 준비하는 것을 기억하십시오.

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

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

리튬 이온 배터리의 동전 전지를 구성하고 테스트하는 프로토콜이 설명되어 있습니다. , 작업 전극을 만드는 카운터 전극을 준비, 글러브 박스 안에 셀을 조립하고 세포를 테스트의 구체적인 절차가 제공됩니다.

건설과 리튬 이온 배터리의 동전 전지의 테스트

리튬 이온 배터리는 주위 온도 응용 프로그램에 적합 가연성 및 휘발성 유기 전해질을 사용합니다. 유기 전해질에 대한 안전한 대안은 솔리드 폴리머 배터리입니다. 고체 고분자 전지 따라서 이러한 깊은 석유 시추 및 하이브리드 전기 자동차와 같은 고온 응용 프로그램들을 적용하고, 높은 온도 (&gt; 120 ° C)에서 안전하게 작동합니다. 이 문서는 (a) 고분자 합성, (B) 고분자 전도 메커니즘, 그리고 (c) 고체 고분자 유기 전해질 모두 온도 사이클을 제공에 대해 설명합니다.

리튬 배터리 애플리케이션을위한 고체 그래프트 공중 합체 전해질

우리는 싱크로트론 X-선 흡수 분광 (XAS) 및 X 선 회절에 리튬 이온 및 NA-이온 전지의 전극 재료의 층간 삽입 / 탈리 프로세스의 세부 사항을 조사하는 (XRD) 기술의 사용을 설명한다. 시츄 및 현지 외 실험 장치의 동작과 관련된 구조적 거동을 이해하기 위해 사용되는 두...

방사광 기술을 사용하여 리튬 이온과 나트륨 이온 배터리 용 전극 재료의 특성

우리는 동일계 중성자 분말 회절 (NPD)에 이용 전극 재료의 시험을위한 전기 화학 전지의 설계와 구성을 기술한다. 우리는 간단히 현장 NPD의 셀 설계의 대안에 대해 언급하고이 세포를 사용하여 생산 현장 NPD 데이터에 대응하는 분석 방법에 대해 설명합니다.

제자리 중성자 분말 회절에서 사용자 정의 - 만든 리튬 이온 배터리를 사용하여

초음파 속도계는 액체 금속 전극의 유체 흐름에 의한 혼합을 연구하는 데 사용됩니다. 이 원고의 초점은 산화를 제한하고 온도, 적용된 전류 및 공급되는 히터 전력을 제어 및 모니터링하면서 정밀한 공간 분해능 초음파 측정을 수행하는 데 사용되는 방법을 설명하는 것입니다.

액체 금속 전극의 초음파 속도 측정

비수성 전극 처리는 코인 셀 구성 및 리튬 이온 배터리에 대한 새로운 전극 화학 평가의 핵심입니다. 학술적 실험 환경에서 배터리로 작업하는 전기 화학 엔지니어로서 필요한 기본 관행에 대한 단계별 가이드가 제공됩니다.

리튬 이온 코인 셀의 비수 전극 가공 및 건설

여기에서는 포스포늄 기반 이온 액체 및 리튬 비스(트리플루오로메탄) 설폰아미드 염 전해질을 준비하고 불연성 및 고온 기능 리튬 이온 코인 셀 배터리를 조립하기 위한 프로토콜을 설명합니다.

이온 성 액체 기반 전해질의 합성 리튬 이온 배터리의 조립 및 고온에서의 성능 측정

우리는 전기 대칭 비 수성 유기 독스 흐름 전지 평가 및 FTIR을 사용하여 충전 상태를 진단하기위한 프로토콜을 제시한다.

전기 평가 및 대칭 유기 산화 환원 흐름 배터리의 충전 진단의 상태에 대한 프로토콜

이 문서는 리튬 철 인산 염-흑연 파우치 셀, 실제 시나리오에 가까운 시뮬레이션에의 저하에 서로 다른 충전/방전 온도 효과를 설명 합니다. 총, 10 온도 조합 온도 저하에 미치는 영향을 분석 하기 위해 30 ° c 범위-20에에서 조사 됩니다.

충전 및 방전 리튬 철 인산 염-흑연 셀 저하에 다른 온도에서 효과

보고된 프로토콜의 목표는 니켈-아연 또는 아연 공기와 같은 아연 배터리의 담장과 모양 변화를 억제하는 충전식 아연 스폰지 전극을 만드는 것입니다.

담수개를 억제하는 아연 스폰지 배터리 전극

여기서는 납축전지 전극 다공도를 측정하는 아르키메데스 원리에 기반한 간단하고 저비용 글리세롤 변위 방법을 제시합니다. 이 방법은 재현성이 우수하며 전통적인 기술보다 안전하며, 저위험 화학물질과 장비가 필요합니다. 이 기법과 X선 회절을 이용한 미세구조 분석을 결합하면 배터리 전극 특성과 열화에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

납축전지의 전극 공극도 측정을 위한 아키메데스 기반 글리세롤 변위

배우세요 수용성 리드 흐름 배터리의 수명 연장 방법을 나트륨 아세테이트 첨가제를 이용하여 전기화학적 에너지 저장 시스템의 효율성을 높이는 실험 기법을 익히세요.

나트륨 아세테이트 첨가제와 함께 수용 성 리드 흐름 배터리의 수명 연장

더 많은 동영상 탐색