在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS能源字母,研究人员讨论了一个稳定的发展和生态友好的阳极液叫dextrosil-viologen水有机氧化还原流体电池。
研究:Dextrosil-Viologen:一个健壮的和可持续的水性有机氧化还原流体电池的阳极电解液。图片来源:维克多•穆萨/ Shutterstock.com
背景
有必要开发低成本电网储能技术越来越多的可再生能源并入电网。锂离子电池最受关注,到目前为止,尽管他们有限的可伸缩性和短的存储时间。
氧化还原流体电池(rfb),其中包含分离的能量和功率组件,使更容易扩展存储设备,持续时间的可伸缩性是一个替代和电网储能技术有前途的方法。尽管这种好处,只有一小部分商业采取了rfb实验网格应用程序。一个可行的方法,使用液态的能量储存的可伸缩性而降低材料成本是使用水有机氧化还原流体电池(AORFBs)。欧洲杯足球竞彩
然而,它仍然是具有挑战性的创建有机redox-active物种也同时水溶性,高电压,良好的化学稳定性、膜兼容,在经济上可行。
Bis (3-trimethylammonio)丙基四氯化紫罗碱(BTMAPVi)区分自己是一个有前途的水阳极电解液的缤纷水有机氧化还原物种。
关于这项研究
在这项研究中,作者讨论了dextrosil-viologen的适用性(Dex-Vi),这是一个强大的阳极液物种表现出特殊的化学稳定性,高容量,记录整体RFB阳极电解液的性能在中性水溶液条件下氧化还原物种。低成本的前体和高产水热合成方法提供了这紫罗碱氯盐。
团队共同的合成报道和廉价的工业化学品,3-chloro-2-hydroxypropyl trimethylammonium氯,成一个健壮的和可持续的紫罗碱氧化还原物种称为bis (3-trimethylammonio-2-hydroxy)丙基四氯化紫罗碱(Dex-Vi),俗称dextrosil。在中性水溶液,Dex-Vi显示一个正式的潜在可比BTMAP-Vi但更多的循环稳定性和膜透性降低。
研究人员结合Dex-Vi稳定bis (3-trimethylammonio)丙基二氯二茂铁(BTMAP-Fc)阴极电解液增加Dex-Vi RFB循环功能稳定的高浓度的1.5 m . Dex-Vi作为阳极电解液用于启用AORFBs实际电网存储便利化的一体化生产的可再生能源发电技术,因为它是使用一个简单的和高效的合成过程与现成的前兆,而拥有现有的大批量的供应链。
观察
大规模生产的成本超过100000吨Dex-Vi估计是39美元/公斤。鉴于2,6-dihydroxy蒽醌(DHAQ),另一个潜在水阳极电解液,小批量的成本113美元/啊,估计花费300美元/公斤一公吨的大小,质量和生产成本的3美元/公斤两电子阳极电解液,是独一无二的。在氢氧化,BTMAP-Vi退化速度是数量级的速度比Dex-Vi, k为6.9 x 105年代1。M1/2在同样的条件下,假设的顺序相同的反应。
透过2.3 x 10-11年厘米2授予了1,或者一个数量级小于规定的值为6.7 x 10-10年厘米2授予了1BTMAP-Vi,渗透率测量表明,Dex-Vi非常兼容阴离子交换膜(aem)。第一氧化还原Dex-Vi和BTMAP-Vi分别电化学阻抗谱(EIS)数据显示,结合扩散系数为3.9 x 106和4.1 x 106厘米2授予了1和标准速率常数、k10 5.0 x 102和8.9 x 102厘米1。
Dex-Vi非常稳定的循环性能40.2 Ah.L展出1理论阳极电解液容量在高浓度的1.5米,没有明显的容量损失在一个月的自行车。这些发现表明,有机氧化还原物种的特性可以改善小性能权衡通过逻辑结构和合成设计,建立了一个新的基准有机阳极电解液种类,可以为现实世界的RFB应用前途。
结论
最后,本研究提出了一个简单的合成过程创建Dex-Vi紫罗碱衍生物。BTMAPVi相比,Dex-hydroxyl六世的半个提供更好的膜相容性和化学稳定性而没有对氧化还原电位和电化学动力学的影响。此外,结果表明,在高浓度Dex-Vi明显比BTMAP-Vi更好的循环稳定性。Dex-Vi可以作为一个新的标准水阳极电解液与aem对中性pH rfb由于其令人难以置信的低成本和杰出的表现。
作者认为,本研究可以开门的持续发展商业上可行的中性pH AORFBs网格级别。
源
Lv, xl。沙利文,P。、福·hc·。,等。Dextrosil-Viologen:一个健壮的和可持续的水性有机氧化还原流体电池的阳极电解液。ACS能源信件2428 - 2434 (2022)。
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