Artykuł metodologiczny

Protokół oceny elektrochemicznej i diagnostyki stanu naładowania symetrycznej organicznej baterii przepływowej redoks

DOI:

10.3791/55171

⸱

13 lutego 2017

 ,  ,  ,  , 
1Joint Center for Energy Storage Research (JCESR), 2Energy & Environment Directorate, Pacific Northwest National Laboratory, 3Earth & Biological Systems Directorate, Pacific Northwest National Laboratory, 4Physical & Computational Sciences Directorate, Pacific Northwest National Laboratory

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prezentujemy protokoły do elektrochemicznej oceny symetrycznej niewodnej organicznej baterii przepływowej redoks i diagnozowania jej stanu naładowania za pomocą FTIR.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Baterie przepływowe Redox zostały uznane za jedno z najbardziej obiecujących stacjonarnych rozwiązań do magazynowania energii w celu poprawy niezawodności sieci energetycznej i wdrażania technologii energii odnawialnej. Spośród wielu rodzajów chemicznych akumulatorów przepływowych, akumulatory przepływowe niewodne mają potencjał do osiągania wysokiej gęstości energii ze względu na szerokie okna napięciowe elektrolitów niewodnych. Jednak obecnie istnieją poważne przeszkody techniczne, które ograniczają niewodne akumulatory przepływowe, aby pokazać ich pełny potencjał, takie jak niskie stężenia redoks, niskie prądy robocze, niedostatecznie zbadane monitorowanie stanu baterii itp. Próbując rozwiązać te ograniczenia, niedawno opisaliśmy niewodną baterię przepływową opartą na wysoce rozpuszczalnym, redoks aktywnym organicznym związku rodnikowym nitronylu, 2-fenylo-4,4,5,5-tetrametyloimidazoline-1-oksyl-3-tlenku (PTIO). Ten materiał redoks wykazuje ambipolarne właściwości elektrochemiczne i dlatego może służyć zarówno jako materiały redoks anolitowe, jak i katolitowe, tworząc symetryczną chemię akumulatora. Co więcej, wykazaliśmy, że spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) może mierzyć stężenia PTIO podczas cykli przepływowych akumulatorów PTIO i oferować dość dokładne wykrywanie stanu naładowania akumulatora (SOC), co zostało potwierdzone przez pomiary elektronowego rezonansu spinowego (ESR). W niniejszym artykule przedstawiamy protokół wideo do oceny elektrochemicznej i diagnostyki SOC symetrycznego akumulatora przepływowego PTIO. Z dokładnym opisem eksperymentalnie pokazaliśmy drogę do osiągnięcia takich celów. Protokół ten ma na celu wzbudzenie większego zainteresowania i wglądu w bezpieczeństwo i niezawodność w dziedzinie niewodnych akumulatorów przepływowych redoks.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Baterie przepływowe Redox przechowują energię w ciekłych elektrolitach, które znajdują się w zewnętrznych zbiornikach i są pompowane do wewnętrznych elektrod w celu zakończenia reakcji elektrochemicznych. W ten sposób zmagazynowana energia i moc mogą być oddzielone, co prowadzi do doskonałej elastyczności projektowania, skalowalności i modułowości. Te zalety sprawiają, że akumulatory przepływowe dobrze nadają się do stacjonarnych zastosowań magazynowania energii w celu integracji czystej, ale nieciągłej energii odnawialnej, zwiększenia wykorzystania i wydajności zasobów sieciowych oraz poprawy odporności i bezpieczeństwa energetycznego. 1,2,3 Tradycyjne akumulatory przepływowe mają ograniczoną gęstość energii, głównie z powodu wąskiego okna napięcia, aby uniknąć elektrolizy wody. 4,5,6,7,8 Natomiast akumulatory przepływowe oparte na niewodnych elektrolitach są szeroko stosowane ze względu na potencjał do osiągnięcia wysokiego napięcia ogniwa i wysokiej gęstości energii. 9,10 W ramach tych działań zbadano różne rodzaje chemiczne akumulatorów przepływowych, w tym kompleksy koordynacyjne metali,11,12 całkowicie organiczny,13,14 aktywne polimery redoks,15 i hybrydowe systemy przepływowe litu. 16,17,18,19

Jednakże, potencjał niewodnych akumulatorów przepływowych nie został jeszcze w pełni zademonstrowany ze względu na główne techniczne wąskie gardło w postaci ograniczonej demonstracji w warunkach istotnych dla akumulatorów przepływowych. To wąskie gardło jest ściśle związane z wieloma czynnikami ograniczającymi wydajność. Po pierwsze, mała rozpuszczalność większości materiałów elektroaktywnych prowadzi do dostarczania niskiej gęstości energii przez niewodne ogniwa przepływowe. Po drugie, wydajność niewodnych akumulatorów przepływowych jest w dużej mierze ograniczona przez wysoką lepkość i rezystywność elektrolitu przy odpowiednich stężeniach redoks. Trzecim czynnikiem jest brak membran o wysokiej wydajności. Membrany nafionowe i ceramiczne wykazują niską przewodność jonową w przypadku elektrolitów niewodnych. Porowate separatory wykazały przyzwoitą wydajność komór przepływowych, ale ulegają znacznemu samorozładowaniu ze względu na stosunkowo duży rozmiar porów. 14,20 Zazwyczaj, elektrolity z mieszanymi reagentami zawierające zarówno anolit, jak i katolit (stosunek 1:1) są używane do zmniejszenia krzyżowania się materiałów redoks, co jednak zmniejsza efektywne stężenia redoks, zwykle o połowę. 14,21 Pokonanie wspomnianego wąskiego gardła wymaga ulepszeń w odkrywaniu materiałów, projektowaniu składu chemicznego baterii i architekturze ogniw przepływowych, aby osiągnąć cykl odpowiedni dla baterii.

Monitorowanie stanu baterii jest zasadniczo ważne dla niezawodnego działania. Nienormalne warunki, takie jak przeładowanie, wydzielanie się gazu i degradacja materiału, mogą spowodować uszkodzenie wydajności akumulatora, a nawet awarię akumulatora. Szczególnie w przypadku akumulatorów przepływowych na dużą skalę obejmujących duże ilości materiałów akumulatorowych, czynniki te mogą powodować poważne problemy z bezpieczeństwem i straty inwestycyjne. Stan naładowania (SOC) opisujący głębokość naładowania lub rozładowania akumulatorów przepływowych jest jednym z najważniejszych parametrów stanu akumulatora. Monitorowanie SOC w odpowiednim czasie może wykryć potencjalne zagrożenia, zanim osiągną one zagrażający poziom. Wydaje się jednak, że obszar ten jest do tej pory niedostatecznie rozwiązany, zwłaszcza w przypadku niewodnych akumulatorów przepływowych. Metody spektrofotoskopowe, takie jak spektroskopia ultrafioletowo-widzialna (UV-vis) i pomiary przewodności elektrolitów, zostały ocenione w wodnym akumulatorze przepływowym w celu określenia SOC. 22,23,24

Niedawno wprowadziliśmy nowatorską symetryczną konstrukcję baterii przepływowej opartej na nowym dwubiegunowym materiale redoks, 2-fenylo-4,4,5,5-tetrametyloimidazolino-1-oksyl-3-tlenku (PTIO). 25 Ta bateria przepływowa obiecuje sprostać wyżej wymienionym wyzwaniom związanym z niewodnymi bateriami przepływowymi. Po pierwsze, PTIO ma wysoką rozpuszczalność (2,6 M) w rozpuszczalniku akumulatorowym acetonitrylu (MeCN), co daje nadzieję na uzyskanie wysokiej gęstości energii. Po drugie, PTIO wykazuje dwie odwracalne pary redoks, które są umiarkowanie oddzielone, a zatem mogą same w sobie tworzyć symetryczną chemię baterii. Wykazaliśmy również, że wyraźny pik PTIO w widmach FTIR może być skorelowany ze stężeniem nieprzereagowanego PTIO w komórce przepływowej, co prowadzi do spektroskopowego wyznaczenia SOC, co zostało potwierdzone przez wyniki ESR. 26 Tutaj prezentujemy protokół do opracowania procedur oceny elektrochemicznej i diagnostyki SOC opartej na FTIR symetrycznego akumulatora przepływowego PTIO. Oczekuje się, że prace te dostarczą więcej informacji na temat utrzymania bezpieczeństwa i niezawodności podczas długotrwałej pracy akumulatorów przepływowych, zwłaszcza w rzeczywistych zastosowaniach sieciowych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uwaga: Wszystkie przygotowania roztworu, testy cyklicznej woltamperometrii (CV) oraz montaż i testy komory przepływowej zostały przeprowadzone w komorze rękawicowej wypełnionej argonem z wodą i poziomami O2 poniżej 1 ppm.

1. Oceny elektrochemiczne ogniw przepływowych PTIO

  1. Test CV
    1. Wypoleruj szklistą elektrodę węglową proszkiem tlenku glinu gamma 0,05 μm, przepłucz ją wodą dejonizowaną, umieść w próżni w temperaturze pokojowej na noc i przenieś do schowka na rękawiczki.
    2. Rozpuścić azotan srebra (8,5 mg) w MeCN (5 ml) w schowku na rękawiczki, tj. 10 mM AgNO3. Dodać roztwór do szklanej probówki elektrody referencyjnej z azotanu srebra/srebra.
    3. Na kolbie o pojemności 25 ml z trzema szyjkami w kształcie gruszki zamontować elektrodę roboczą z węgla szklistego, przeciwelektrodę z filcu grafitowego oraz elektrodę odniesienia z azotanu srebra i azotanu srebra.
    4. Rozpuścić PTIO (52 mg) i heksafluorofosforan tetrabutyloamonu (TBAPF6, 0,87 g) w MeCN (1,10 g), tj. 0,1 M PTIO/1,0 M TBAPF6. Dodaj roztwór do kolby, aby zanurzyć końcówki trzech elektrod.
    5. Podłącz elektrody do elektrochemicznej stacji roboczej. Zmierz krzywe CV w zakresie napięcia -1,75-0,75 V z szybkością skanowania 100 mV/s. Określ teoretyczne napięcie ogniwa akumulatora przepływowego PTIO na podstawie luki potencjału między dwiema parami redoks.
      UWAGA: Należy zauważyć, że konfiguracja elektrody referencyjnej Ag/Ag+ jest ze swej natury elektrodą pseudoreferencyjną. W rezultacie, piki redoks mogą się przesuwać podczas długoterminowych pomiarów CV. Niemniej jednak takie przesunięcie zwykle ma nieistotny wpływ na przerwę napięcia między parami redoks i nie wpływa na wartość napięcia ogniwa.
  2. Zespół komory przepływowej
    1. Przytnij filce grafitowe na powierzchnię 1 x 10 cm2 za pomocą żyletki. Podobnie wytnij porowaty separator na powierzchnię 3 x 12 cm2.
    2. Wysuszyć przepływowe części baterii (komory ogniw, rurki, szklane fiolki o pojemności 5 ml, filc grafitowy i porowaty separator) w piecu próżniowym w temperaturze 70 °C na noc, przenieść je do schowka na rękawiczki i schłodzić do temperatury otoczenia.
    3. Zmontuj części ogniwa przepływowego w kolejności płyty końcowej, kolektora prądu z blachy miedzianej, półogniwa, filcu grafitowego, uszczelki, porowatego separatora, filcu grafitowego, półogniwa, kolektora prądu z blachy miedzianej i płyty końcowej. Przymocuj zespół za pomocą ośmiu gwintowanych do dwóch płyt końcowych za pomocą klucza dynamometrycznego ustawionego na 125 cali funtów. Podłącz rurki przepływowe elektrolitu do celi przepływowej. Zespół ogniw pokazano na rysunku 1.
  3. Demonstracja elektrochemii symetrycznej
    1. Zamontować komorę przepływową zgodnie z sekcją 1.2. Rozpuścić PTIO (10 mg) i TBAPF6 (3,3 g) za pomocą MeCN (4,4 g) w komorze rękawicowej, tj. 5,0 mM PTIO/1,0 M TBAPF6. Dodać 4 ml roztworu do każdej z dwóch szklanych fiolek. Pompować elektrolity do przepływu za pomocą pompy perystaltycznej z natężeniem przepływu 20 ml/min.
    2. Podłącz dodatnie i ujemne kolektory prądu ogniwa przepływowego do testera akumulatorów. Ładuj komórkę przepływową ze stałą gęstością prądu 5 mA/cm2, aż napięcie osiągnie 1,9 V. Przerwij ładowanie. Wypompować elektrolity do szklanych fiolek.
    3. Zmieszać 1 ml elektrolitu dodatniego z 1 ml elektrolitu ujemnego w osobnej fiolce. Teraz są cztery elektrolity: oryginalny, dodatni, ujemny i mieszany.
    4. Zmierz widmo rezonansu spinowego elektronów (ESR) powyższych czterech elektrolitów. 25
      1. Za pomocą uszczelniacza do rurek uszczelnij niewielką ilość (~10 μl) dodatniego i ujemnego w rurce PTFE (1/16" OD i 1/32" ID) na obu końcach, a następnie uszczelnij ją w kwarcowej rurce ESR (średnica 4 mm).
      2. Zamontuj rurkę ESR do spektrometru ESR wyposażonego w rezonator SHQE o częstotliwości mikrofalowej ~9.85 GHz (pasmo X).
      3. Zebrać widmo ESR dla czterech elektrolitów w sekcji 1.3.3.
  4. Test komory przepływowej
    1. Zamontować komorę przepływową zgodnie z sekcją 1.2.
    2. PTIO (1,05 g) i TBAPF6 (3,50 g) rozpuścić za pomocą MeCN (3,60 g) w komorze rękawicowej, tj. 0,5 M PTIO/1,0 M TBAPF6. Dodać 4 ml roztworu do każdej szklanej fiolki. Przepływać elektrolity z prędkością 20 ml/min.
    3. Podłącz dodatnie i ujemne kolektory prądu celi przepływowej do elektrochemicznej stacji roboczej. Zmierzyć impedancję celi przepływowej w zakresie częstotliwości od 100 kHz do 1 Hz przy potencjale obwodu otwartego. Oblicz rezystywność obszarową (ASR), mnożąc rezystancję omową (impedancję wysokiej częstotliwości) przez obszar aktywny celi przepływowej.
    4. Podłącz dodatnie i ujemne kolektory prądu ogniwa przepływowego do testera akumulatorów. Ustaw odcięcia napięcia 0,8 i 2,2 V oraz prąd stały 20 mA cm-2 w oprogramowaniu do pracy na baterii. Wielokrotnie ładować/rozładowywać celę przepływową PTIO.

2. Wyznaczanie SOC na podstawie FTIR

  1. Walidacja wykonalności FTIR
    1. Przygotować następujące trzy roztwory elektrolitu w schowku na rękawiczki: a) MeCN (0,50 g); b) TBAPF6 (0,23 g) z MeCN (0,30 g), tj. 1,0 M TBAPF6; c) PTIO (75 mg) i TBAPF6 (0,25 g) z MeCN (0,26 g), tj. 0,5 M PTIO/1,0 M TBAPF6.
    2. Zmierz FTIR dla trzech roztworów elektrolitu.
      1. Dodać niewielką objętość (~0,05 ml) każdego roztworu do zamykanej celi FTIR z okienkami KBr i ścieżką o długości 0,2 mm. Zapieczętuj komórkę FTIR.
      2. Umieść celę FTIR w pojemniku do przechowywania i przenieś ją ze schowka na rękawiczki.
      3. Szybko zamontuj komórkę FTIR do spektrometru i zbierz widmo FTIR.
    3. Zamontować komorę przepływową zgodnie z sekcją 1.2.
    4. PTIO (1,05 g) i TBAPF6 (3,50 g) rozpuścić za pomocą MeCN (3,60 g) w komorze rękawicowej, tj. 0,5 M PTIO/1,0 M TBAPF6. Dodać 4 ml roztworu do każdej szklanej fiolki. Przepływać elektrolity z prędkością 20 ml/min.
    5. W pełni naładuj ogniwo przepływowe, aż voltage osiągnie 2,2 V. Zatrzymaj ładowanie i pompę.
    6. Zmierzyć widma FTIR odpowiednio dla elektrolitów dodatnich i ujemnych, postępując zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 2.1.2.
    7. Przygotować serię roztworów PTIO (0,05-0,5 M) w 1,0 M TBAPF6 w MeCN w komorze rękawicowej z kompozycjami w Tabeli 1.
    8. Zmierzyć widmo FTIR dla każdego z roztworów opisanych w sekcji 2.1.6, postępując zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 2.1.2.
  2. Pomiar FTIR SOC
    1. Zamontować komorę przepływową zgodnie z sekcją 1.2.
    2. PTIO (2,9 g) i TBAPF6 (9,6 g) rozpuścić w MeCN (9,8 g) w komorze rękawicowej, tj. 0,5 M PTIO/1,0 M TBAPF6. Dodać 11 ml roztworu do każdej z dwóch szklanych fiolek. Przepływać elektrolity z prędkością 20 ml/min.
    3. Ładuj kuwetę przepływową stałym prądem 10 mA/cm2 przy natężeniu przepływu 20 mL/min.
    4. W czasie ładowania wynoszącym 0, 18, 36, 54 i 72 minuty zatrzymaj ładunek ogniwa i przepływ elektrolitu, pobierz małe porcje (0,2 ml) elektrolitów z fiolek ze szkła po stronie anolitu i katolitu, a następnie wznów ogniwo.
    5. Zmierzyć widmo FTIR dla powyższych pięciu podwielokrotności próbki, postępując zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 2.1.2.
    6. Zmierzyć widmo ESR dla powyższych pięciu podwielokrotności próbki, postępując zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 1.3.4.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Unikalne zalety symetrycznego systemu akumulatorów przepływowych PTIO są w dużym stopniu przypisywane właściwościom elektrochemicznym PTIO, organicznego związku rodnika nitroksydowego. PTIO może ulegać reakcjom dysproporcji elektrochemicznej, tworząc PTIO+ i PTIO− (ryc. 2a). Te dwie pary redoks są umiarkowanie oddzielone przerwą napięciową ~1,7 V (ilustracja 2b) i mogą być używane zarówno jako materiały redoks anolitu, jak i katolitu...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Jak wykazaliśmy wcześniej,25 FTIR jest w stanie nieinwazyjnie wykrywać SOC akumulatora przepływowego PTIO. Jako narzędzie diagnostyczne, FTIR jest szczególnie korzystny ze względu na łatwą dostępność, szybką reakcję, niski koszt, niewielkie zapotrzebowanie na miejsce, możliwość włączenia online, brak nasycenia detektora oraz możliwość korelowania informacji strukturalnych w celu zbadania ewolucji molekularnych podczas pracy baterii przepływowej. Rysunek 3e ilustruje proponowane ur...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była finansowana przez Joint Center for Energy Storage Research (JCESR), Centrum Innowacji Energetycznych finansowane przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Biuro Nauki, Podstawowe Nauki Energetyczne. Autorzy dziękują również Journal of Materials Chemistry A (czasopismu Królewskiego Towarzystwa Chemicznego) za pierwotne opublikowanie tych badań (http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2016/ta/c6ta01177b). PNNL jest wieloprogramowym krajowym laboratorium prowadzonym przez Battelle dla DOE w ramach umowy DE-AC05-76RL01830.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
PTIOTCI AmericaA5440>98,0%
Heksafluorofosforan tetrabutyloamonuSigma-Aldrich86879klasa elektrochemiczna, ≥ 99,0%
MeCNBASF50325685Klasa baterii
Azotan srebraSigma-Aldrich20439099,9999% na bazie metali śladowych
Proszek tlenku glinu gammaCH InstrumentyCHI120
Filc grafitowySGLGFD3Suszenie próżniowe w temperaturze 70 & stopni; C na 24 h
Separator porowatyDaramicAA800Suszenie próżniowe w temperaturze 70 stopni C dla 24-godzinnego
testera bateriiWuhan LAND electronics Co., Ltd.Lanhe1 Zakres prądu
Elektrochemiczna stacja roboczaSolartron AnalyticalModuLab
schowekMBRAUNLabmaster SPpoziomy tlenu i wody <
Spektrometr ESR1 ppm Bruker Elexsys 580 Wyposażony w rezonator SHQE o częstotliwości mikrofalowej ~9,85 GHz (pasmo X) o mocy 2 mW, z modulacją pola 100 kHz
rękawicowy

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Science. 334 (6058), 928-935 (2011).
  2. Yang, Z. G., et al. Electrochemical Energy Storage for Green Grid. Chem. Rev. 111 (5), 3577-3613 (2011).
  3. Wang, W., Luo, Q., Li, B., Wei, X., Li, L., Yang, Z. Recent Progress in Redox Flow Battery Research and Development. Adv. Funct. Mater. 23 (8), 970-986 (2013).
  4. Skyllas-Kazacos, M., Chakrabarti, M. H., Hajimolana, S. A., Mjalli, F. S., Saleem, M. Progress in Flow Battery Research and Development. J. Electrochem. Soc. 158 (5), 55-79 (2011).
  5. Weber, A. Z., et al. Redox Flow Batteries: A Review. J. Appl. Electrochem. 41 (10), 1137-1164 (2011).
  6. Noack, J., Roznyatovskaya, N., Herr, T., Fischer, P. The Chemistry of Redox-Flow Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 54 (34), 9775-9808 (2015).
  7. Soloveichik, G. L. Flow Batteries: Current Status and Trends. Chem. Rev. 115 (20), 11533-11558 (2015).
  8. Leung, P., Li, X., de Leon, C. P., Berlouis, L., Low, C. T. J., Walsh, F. C. Progress in Redox Flow Batteries, Remaining Challenges and Their Applications in Energy Storage. RSC Adv. 2 (27), 10125-10156 (2012).
  9. Gong, K., Fang, Q., Gu, S., Li, S., Yan, Y. Nonaqueous Redox-Flow Batteries: Organic Solvents, Supporting Electrolytes, and Redox Pairs. Energy Environ. Sci. 8 (12), 3515-3530 (2015).
  10. Shin, S. H., Yun, S. H., Moon, S. H. A Review of Current Developments in Non-aqueous Redox Flow Batteries: Characterization of Their Membranes for Design Perspective. RSC Adv. 3 (24), 9095-9116 (2013).
  11. Cappillino, P. J., et al. Application of Redox Non-Innocent Ligands to Non-Aqueous Flow Battery Electrolytes. Adv. Energy Mater. 4 (1), 1300566(2014).
  12. Suttil, J. A., et al. Metal Acetylacetonate Complexes for High Energy Density Non-aqueous Redox Flow Batteries. J. Mater. Chem. A. 3 (15), 7929-7938 (2015).
  13. Brushett, F. R., Vaughey, J. T., Jansen, A. N. An All-Organic Non-aqueous Lithium-Ion Redox Flow Battery. Adv. Energy Mater. 2 (11), 1390-1396 (2012).
  14. Wei, X., et al. Radical Compatibility with Nonaqueous Electrolytes and Its Impact on an All-Organic Redox Flow Battery. Angew. Chem. Int. Ed. 54 (30), 8684-8687 (2015).
  15. Nagarjuna, G., et al. Impact of Redox-Active Polymer Molecular Weight on the Electrochemical Properties and Transport Across Porous Separators in Nonaqueous Solvents. J. Am. Chem. Soc. 136 (46), 16309-16316 (2014).
  16. Wei, X., et al. TEMPO-Based Catholyte for High-Energy Density Nonaqueous Redox Flow Batteries. Adv. Mater. 26 (45), 7649-7653 (2014).
  17. Wei, X., et al. Towards High-Performance Nonaqueous Redox Flow Electrolyte Via Ionic Modification of Active Species. Adv. Energy Mater. 5 (1), 1400678(2015).
  18. Fan, F. Y., et al. Polysulfide Flow Batteries Enabled by Percolating Nanoscale Conductor Networks. Nano Lett. 14 (4), 2210-2218 (2014).
  19. Pan, H., et al. On the Way Toward Understanding Solution Chemistry of Lithium Polysulfides for High Energy Li-S Redox Flow Batteries. Adv. Energy Mater. 5 (16), 1500113(2015).
  20. Escalante-Garcia, I. L., Wainright, J. S., Thompson, L. T., Savinell, R. F. Performance of a Non-Aqueous Vanadium Acetylacetonate Prototype Redox Flow Battery: Examination of Separators and Capacity Decay. J. Electrochem. Soc. 162 (3), 363-372 (2015).
  21. Wei, X., et al. Microporous Separators for Fe/V Redox Flow Batteries. J. Power Sources. 218, 39-45 (2012).
  22. Skyllas-Kazacos, M., Kazacos, M. State of Charge Monitoring Methods for Vanadium Redox Flow Battery Control. J. Power Sources. 196 (20), 8822-8827 (2011).
  23. Brooker, R. P., Bell, C. J., Bonville, L. J., Kunz, H. R., Fenton, J. M. Determining Vanadium Concentrations Using the UV-Vis Response Method. J. Electrochem. Soc. 162 (4), 608-613 (2015).
  24. Petchsingh, C., et al. Spectroscopic Measurement of State of Charge in Vanadium Flow Batteries with an Analytical Model of VIV-VV Absorbance. J. Electrochem. Soc. 163 (1), 5068-5083 (2016).
  25. Duan, W., et al. A Symmetric Organic-Based Nonaqueous Redox Flow Battery and Its State of Charge Diagnostics by FTIR. J. Mater. Chem. A. 4 (15), 5448-5456 (2016).
  26. Potash, R. A., McKone, J. R., Conte, S., Abruña, H. D. On the Benefits of a Symmetric Redox Flow Battery. J. Electrochem. Soc. 163 (3), 338-344 (2016).
  27. Kim, H. S., et al. A Tetradentate Ni(II) Complex Cation as a Single Redox Couple for Non-aqueous Flow Batteries. J. Power Sources. 283, 300-304 (2015).
  28. Shinkle, A. A., Sleightholme, A. E. S., Griffith, L. D., Thompson, L. T., Monroe, C. W. Degradation Mechanisms in The Non-aqueous Vanadium Acetylacetonate Redox Flow Battery. J. Power Sources. 206, 490-496 (2012).
  29. Li, Z., et al. Electrochemical Properties of an All-Organic Redox Flow Battery Using 2,2,6,6-Tetramethyl-1-Piperidinyloxy and N-Methylphthalimide. Electrochem. Solid-State Lett. 14 (12), 171-173 (2011).
  30. Schaltin, S., et al. Towards an All-Copper Redox Flow Battery Based on a Copper-Containing Ionic Liquid. Chem. Commun. 52, 414-417 (2016).
  31. SDBS. , Available from: http://sdbs.db.go.jp (2016).
  32. Luo, Q., et al. Capacity Decay and Remediation of Nafion-based All-Vanadium Redox Flow Batteries. ChemSusChem. 6 (2), 268-274 (2013).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Redox Flow BatteryElectrochemical EvaluationState of Charge DiagnosticsFourier Transform Infrared SpectroscopyCyclic VoltammetryElectron Spin ResonanceNon aqueous ElectrolyteSymmetric Battery ChemistryPTIO Redox MaterialFlow Cell Testing

Powiązane artykuły