硫化聚 ((2,6-二甲基-1,4-乙烯) -改性混合矩阵双功能多电解质膜,用于长期运行的基于氨酸的还氧化电流电池
Jeet Sharma1,2, Richa Gupta3, Sarthak Mishra1,2
1Council of Scientific and Industrial Research-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute (CSIR-CSMCRI), Bhavnagar 364002, India.
ACS applied materials & interfaces
|September 14, 2023
概括
研究人员使用改性石墨烯氧化物开发了新的双功能多电解质膜 (BFPMs),用于稳定,高效的性氧化还原流电池. 这些膜克服了稳定性和导电性挑战,提高了储能能力和功率密度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 多电解质膜 (PEMs) 对于电网规模的能量储存至关重要.
- 基于碳化合物的PEM面临性稳定性和氧化物导电性方面的挑战.
- 硫化聚2,6-二甲基-1,4-乙烯乙烯 (sPPE) 是PEM的一种有前途的材料.
研究的目的:
- 设计稳定,双功能膜 (BFPMs) 用于基于人氨酸的性氧化还原流电池.
- 在PEM中改善性稳定性和氧导电性.
- 为了提高储能能力和功率密度.
主要方法:
- 通过修改sPPE的离子域微结构来制造BFPMs.
- 在sPPE中进行电脑化 bis-piperidinium功能化石墨烯氧化物 (bis-QGO) 的插入.
- 使用静电电荷放电 (GCD) 分析和偏振研究进行表征.
主要成果:
- 与Nafion-117 (164 mV) 相比,含有1.0和2.0重量%bis-QGO的BFPM显示出明显较低的超电位 (93-100 mV).
- 高库伦比克效率 (95-98%),电压效率 (~85%) 和能量效率 (≥80%) 在20 mA cm-2下得到实现.
- BFPMs表现出极好的循环稳定性 (在450个循环中保持~99%的效率) 和更高的峰值功率密度 (87.5mW cm-2).
结论:
- 协同修改sPPE微结构和bis-QGO间隙有效地解决了性稳定性和导电性困境.
- 开发的BFPM为高性能性氧化还原流电池提供了一个有希望的,低成本的替代方案.
- 这种战略设计方法为先进的电化学储能应用提供了新的途径.
