Изготовление VB<sub> 2</sub> / Воздушные ячейки для электрохимической Тестирование
Summary
Протокол представлен для изучения многоэлектронных металл / Системы воздушные батареи с использованием предыдущих технологий, разработанных для цинка / воздушная камера. Электрохимический тестирования Затем выполняется по сфабрикованным батарей для оценки производительности.
Abstract
Техника для исследования свойств и производительности новых многоэлектронными металл / воздушные батареи систем предлагается и представлены. Способ синтеза наноскопические VB 2 представлена, а также шаг за шагом порядок применения покрытия из оксида циркония на VB 2 частиц для стабилизации после выписки. Процесс разборки существующих цинк / воздух клетки показано, в дополнение строительстве нового рабочего электрода, чтобы заменить обычные цинк / воздушной камеры анода с наноскопического VB 2 анода. Наконец, сброс завершен VB 2 / воздушные батареи сообщается. Покажем, что использование цинк / воздушной камеры в качестве испытательного стенда полезно обеспечить последовательное конфигурации для изучения производительности высоких энергий высокой емкости наноскопического VB 2 анода.
Introduction
Ванадий диборида качестве анода имеет одни из самых высоких емкость заряда любого материала анода. Этот протокол вводит метод изучения этого увлекательного материала. Металлический цинк был преобладающим анодного материала в водной основной системы из-за высокой двухэлектронного металлического цинка в объемном и гравиметрического заряда емкостью 5,8 кАч L -1 и 820 Ah кг -1 соответственно. * Угольно-цинковых батарей, известные как Leclanché клетке, была впервые введена в 19-м веке, сочетая цинковый анод с диоксидом марганца (углерод токоприемника) катода в электролит хлорида 1. Общий щелочной батареи используются те же пары, но заменяет хлорид электролит с водным щелочным электролитом гидроксид. Вместе угольно-цинковые и щелочные батареи составляют большинство первичных батарей продано 1. Когда катод из диоксида марганца в щелочной элемент замененна катоде воздуха, что значительно выше мощности хранения энергии будут достигнуты. Это воздушно-цинковые батареи использует кислород из воздуха, и обычно находится в слуховых батареи 1-3.
Наш поиск более высокого хранения емкость батарей была сосредоточена на материалы, которые позволяют передавать несколько электронов в молекуле 4-11. Среди разнообразных окислительно-восстановительные пары мы исследовали, VB 2 выделяется в качестве чрезвычайного щелочной анод, способные высвобождать 11 электронов на VB 2, с объемными и гравиметрических мощностей на 20,7 кАч L -1 и 4060 кг Ах -1 соответственно. * В 2004, Янга с соавторами сообщили о выполнении VB 2, но также зафиксированы расширенной области, в которой VB 2 подвержен коррозии в щелочной среде 12. В 2007 году мы сообщали, что покрытие на VB 2 частиц предотвращает коррозию этого 13, что приводит к демонстрации VB 2 / Air Battery в 2008 году 14.
В этой статье мы представляем собой протокол, используемый для исследования новых металл / воздух системы, использующие технологии разработанные ранее для цинк / воздушной камеры применительно к VB 2 / воздушная камера. NanoscopicVB 2 анода представлен в виде высокой энергии высокой плотности мощности анода способны проявлять одиннадцать электронов реакции окисления приближается теоретическая внутренней емкостью 4060 Ач кг -1 при повышенном напряжении батареи и возможность заряда батареи. VB 2 / воздух пары использует щелочным электролитом КОН / NaOH, с использованием той же катод кислородом воздуха извлекается из цинка / воздушная камера 1. Угольного катода электрокатализатором не расходуется во время разряда.
Там существует необходимость более глубокого понимания VB 2 / пневматической системы в целях дальнейшего повышения производительности клетки. Свойства и характеристики наноскопические VB 2 Материалы можно использовать с помощью TОн ячейки конфигурации цинк / воздушной камеры 15,16. Электрохимический тестирование может быть выполнено для наноскопического VB два сравнить производительность за счет процентов эффективности при различных скоростях.
Protocol
Representative Results
Discussion
Строительство В.Б. 2 / воздушные батареи, таким образом, дает возможность изучать и исследовать одиннадцать электронов в молекуле переноса заряда, который происходит, допуская возможность для нового аккумулятор большой емкости. Если полученные результаты не демонстрируют воспро…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Национальный научный фонд премии 1006568 на финансирование этого проекта.
Materials
| MATERIALS | |||
| Boron | Alfa Aesar | 11337 | |
| Diethyl Ether | J.T. Baker | 9244-06 | 4L |
| Epoxy | Loctite | Heavy Duty 5 min setting time | |
| Isopropyl Alcohol | |||
| Panasonic 675 Zinc/Air cell | Panasonic | PR675H | Made in Japan (not German) |
| C-NERGY Super C65 | Timcal | Graphitic carbon black | |
| Vanadium | Aldrich | 262935 | |
| Vanadium Diboride | American Elements | 12007-37-3 | |
| Zirconium Chloride | Spectrum | Z20001 | |
| EQUIPTMENT | |||
| 50-mL round bottom flask | Fisher Scientific Co LLC | CG151001 | |
| Diagonal cutting pliers | Hardware store | ||
| Hot/stir plate | IKA | C-MAG HS 7 | |
| Glove box | Labconco | Precision Basic | |
| Ten 10-mm tungsten carbide balls | Lab Synergy | 55.0100.08 | |
| Tungsten carbide milling jar | Lab Synergy | 50.8600.00 | |
| Razor blade | Hardware store | ||
| Retsch PM 100 planetary ball mill | Retsch | 205400003 | |
| Stir bar | VWR International | 58947-140 |
References
- Linden, D., Reddy, T. B. . Handbook of Batteries. , (2010).
- Rogulski, Z., Czerwin’ski, A. Cathode Modification in the Leclanche’ Cell. Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).
- Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. A review on air cathodes for zinc – air fuel cells. Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).
- Yu, X., Licht, S. High capacity alkaline super-iron boride battery. Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).
- Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery. Science. 285, 1039-1042 (1990).
- Licht, S. Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).
- Licht, S., Myung, N. Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries. Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).
- Licht, S., Ghosh, S. High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries. Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).
- Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry. The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).
- Licht, S. Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain. J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).
- Gao, X. -. P., Yang, H. -. X. Multi-electron materials for high energy density batteries. Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).
- Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries. Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).
- Licht, S., Yu, X., Qu, X. Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery. Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).
- Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage. Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).
- Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode. Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).
- Licht, S., et al. Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries. Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).
