나트륨 아세테이트 첨가제와 함께 수용 성 리드 흐름 배터리의 수명 연장
Summary
나트륨에서 아세테이트는 첨가제로 methanesulfonic 전해질에서 제공 된 확장 된 수명으로 녹는 리드 흐름 배터리의 건설에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 70 mm cellulose filter paper | Advance | ||
| Autolab | Metrohm | PGSTA302N | |
| BT-Lab | BioLogic | BCS-810 | |
| commercial carbon composite electrode | Homy Tech,Taiwan | Density 1.75 g cm-3, and electrical conductivity 330 S cm-1 | |
| Diamond saw | Buehler | ||
| Hydrochloric Acid | SHOWA | 0812-0150-000-69SW | 35% |
| Lead (II) Oxide | SHOWA | 1209-0250-000-23SW | 98% |
| Lutropur MSA | BASF | 50707525 | 70% |
| nickel plate | Lien Hung Alloy Trading Co., LTD., Taiwan, | 99% | |
| Potassium Nitrate | Scharlab | 28703-95 | 99% |
| Scanning electron microscopy | JEOL | JSM-7800F | at accelerating voltage of 15 kV |
| Sodium Acetate | SHOWA | 1922-5250-000-23SW | 98% |
| water purification system | Barnstead MicroPure | 18.2 MΩ • cm |
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