替代剂对红氧流电池性能和降解的影响
Sanat Vibhas Modak1, Daniel Pert2, Jessica L Tami3
1Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, 2350 Hayward Street, Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
研究人员在基于素的水性氧化还原流电池 (RFB) 中确定了一个关键的降解途径. 通过理解和缓解这种复合, 他们显著提高了电池的稳定性.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 储存可再生能源
背景情况:
- 由于其低成本,水性氧化还原流电池 (RFB) 对于电网规模的可再生能源存储至关重要.
- 昆素衍生物显示出充电储存材料的潜力,但化学稳定性较差,容量衰减率超过每天20%.
- 之前的研究强调了基于素的RFB的不稳定性问题,限制了它们的实际应用.
研究的目的:
- 在水性RFB中研究昆素衍生物的化学稳定性,特别是2,3-二甲基昆素-6-碳酸 (DMeQUIC).
- 阐明影响这些材料性能的降解机制,特别是陶托美化.
- 建立分子设计原则,以提高基于素的RFB的稳定性和寿命.
主要方法:
- 应用贝叶斯推断到操作流细胞的紫外线可见 (UV-Vis) 光谱数据,以确定分体化的运动速率常数.
- 在循环细胞中测量容量时,量化相关的整体化速率常数会消失.
- 使用密度函数理论 (DFT) 建模来识别影响分体化阻力的结构和化学因素.
主要成果:
- 已确定DMeQUIC在性条件下经受减少形式的复合,导致容量减弱.
- 证明了对定体化的运动速率常数可以准确地预测RFB循环中的容量衰减.
- 鉴定出素-2-碳酸是显著更稳定的衍生物,在混合对称细胞循环中没有容量衰减.
结论:
- 确定了分子设计原则,为开发稳定的素衍生物提供了实用的水性有机RFB.
- 了解和控制复合是改善这些储能系统的长期循环利用性和性能的关键.
- 这项工作为基于素的材料在电网级储能应用中的更广泛应用铺平了道路.
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