Batería de flujo de redox orgánico acuoso de ciclo largo (AORFB) hacia un almacenamiento de energía sostenible y...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de flujo redox tradicionales (RFB) se enfrentan a limitaciones debido a los materiales caros y escasos y a los electrolitos corrosivos.
• Los desafíos incluyen baja abundancia de metales redox-activos, separadores de alto costo, cruce de materiales activos y electrolitos peligrosos.
• Estas cuestiones obstaculizan la implementación generalizada de RFB para el almacenamiento de energía renovable.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una alternativa sostenible y rentable a las RFB tradicionales.
• Para demostrar una batería de flujo redox orgánico acuoso neutral (AORFB) utilizando nuevos electrolitos a base de ferroceno.
• Abordar los problemas de materiales y seguridad asociados con las tecnologías RFB convencionales.

Principales métodos:

• Síntesis de los derivados hidrosolubles del ferroceno, el cloruro de (ferrocenilmetilo) trimetilo (FcNCl) y el N 1-ferrocenilmetilo-N 1,N 1,N 2,N 2-pentametilpropano-1,2-diaminodibromuro (FcN 2Br 2).
• Ensamblaje de AORFBs utilizando derivados de ferroceno sintetizados como catolitos y metilviólogo (MV) como anolito en electrolitos NaCl neutros.
• Caracterización del rendimiento de la batería, incluida la densidad de energía, la densidad de potencia y la estabilidad del ciclo.

Principales resultados:

• Se han alcanzado altas concentraciones y capacidades de FcNCl (4,0 M, 107,2 Ah/L) y FcN 2Br 2 (3,1 M, 83,1 Ah/L) en soluciones acuosas.
• Se ha demostrado una alta densidad de energía teórica (45,5 Wh/L) y un excelente rendimiento en ciclos (40 × 100 mA/cm2) para las AORFB de ferroceno/MV.
• Los FcNCl/MV AORFB mostraron una estabilidad de ciclo sin precedentes (700 ciclos a 60 mA/cm2 con retención de capacidad del 99,99%) y una alta densidad de potencia (hasta 125 mW/cm2).

Conclusiones:

• Se han desarrollado AORFBs ambientalmente benignos y sostenibles utilizando derivados de ferroceno abundantes en la tierra.
• La nueva tecnología AORFB supera las limitaciones de las RFB tradicionales, ofreciendo una solución prometedora para el almacenamiento de energía a escala de red.
• El alto rendimiento y la estabilidad demostrados posicionan a estos AORFB como una opción viable para el almacenamiento seguro y eficiente de energía renovable.