Розробка методу збільшення ємності аноду залізо-залізного проточного акумулятора
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288452Ключові слова:
залізо-залізний проточний акумулятор, архітектура електроду, осадження заліза, ємність акумулятора, вуглецевий фетрАнотація
Проведено комплексне дослідження впливу конструкції електродів і механізму осадження заліза на підвищення ємності залізо-залізних проточних акумуляторів (ЗЗПА). Дослідження зосереджене на розкритті складної взаємодії між архітектурою електродів, поведінкою осадження заліза та ємністю акумулятора.
Використовуючи розроблену експериментальну установку, у роботі вивчається п’ять різних конструкцій електродів. Ці конструкції включають варіації у розташуванні шарів вуглецевого фетру (ВФ) і непровідного фетру (НПФ), та критичні фактори, що впливають на осадження заліза. Експерименти із зарядом і розрядом акумулятора проводили у контрольованих умовах, імітуючи практичні режими з робочою густиною струму 50 мА/см² і ступенем стиснення 80 %.
Результати демонструють вплив конструкції електродів на осадження заліза і, як наслідок, на ємність акумулятора. Електродна конфігурація з двома шарами ВФ і двома шарами НПФ демонструє питому ємність, що перевищує 700 мА*год/см².
Аналіз за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) доповнює результати визначення ємності, надаючи цінну інформацію про просторовий розподіл заліза на поверхнях електродів. Крім того, кількісний аналіз із застосуванням корекції ZAF виявляє рівномірні моделі осадження заліза на поверхні електрода E, що вказує на його потенціал для оптимізації продуктивності ЗЗПА.
Це дослідження забезпечує цілісне уявлення зв’язку між конструкцією електродів, поведінкою осадження заліза та ємністю ЗЗПА. Результати надають розуміння для вдосконалення конфігурацій електродів, що в кінцевому підсумку сприяє розробці ефективних рішень для зберігання енергії
Посилання
- Years: Progress to Action (2020). International Renewable Energy Agency (IRENA). Available at: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Jan/IRENA_10_years_2020.pdf
- Renewable Power Generation Costs in 2018 (2019). International Renewable Energy Agency (IRENA). Available at: https://www.irena.org/publications/2019/May/Renewable-power-generation-costs-in-2018
- Gielen, D., Boshell, F., Saygin, D., Bazilian, M. D., Wagner, N., Gorini, R. (2019). The role of renewable energy in the global energy transformation. Energy Strategy Reviews, 24, 38–50. doi: https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.01.006
- Sánchez-Díez, E., Ventosa, E., Guarnieri, M., Trovò, A., Flox, C., Marcilla, R. et al. (2021). Redox flow batteries: Status and perspective towards sustainable stationary energy storage. Journal of Power Sources, 481, 228804. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228804
- Zhang, C., Zhang, L., Ding, Y., Peng, S., Guo, X., Zhao, Y. et al. (2018). Progress and prospects of next-generation redox flow batteries. Energy Storage Materials, 15, 324–350. doi: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.06.008
- Holland-Cunz, M. V., Cording, F., Friedl, J., Stimming, U. (2018). Redox flow batteries – Concepts and chemistries for cost-effective energy storage. Frontiers in Energy, 12 (2), 198–224. doi: https://doi.org/10.1007/s11708-018-0552-4
- Ding, Y., Zhang, C., Zhang, L., Zhou, Y., Yu, G. (2018). Molecular engineering of organic electroactive materials for redox flow batteries. Chemical Society Reviews, 47 (1), 69–103. doi: https://doi.org/10.1039/c7cs00569e
- Zhao, Q., Zhu, Z., Chen, J. (2017). Molecular Engineering with Organic Carbonyl Electrode Materials for Advanced Stationary and Redox Flow Rechargeable Batteries. Advanced Materials, 29 (48). doi: https://doi.org/10.1002/adma.201607007
- Hruska, L. W., Savinell, R. F. (1981). Investigation of Factors Affecting Performance of the Iron‐Redox Battery. Journal of The Electrochemical Society, 128 (1), 18–25. doi: https://doi.org/10.1149/1.2127366
- Noack, J., Wernado, M., Roznyatovskaya, N., Ortner, J., Pinkwart, K. (2020). Studies on Fe/Fe Redox Flow Batteries with Recombination Cell. Journal of The Electrochemical Society, 167 (16), 160527. doi: https://doi.org/10.1149/1945-7111/abcf50
- Hawthorne, K. L., Petek, T. J., Miller, M. A., Wainright, J. S., Savinell, R. F. (2014). An Investigation into Factors Affecting the Iron Plating Reaction for an All-Iron Flow Battery. Journal of The Electrochemical Society, 162 (1), A108–A113. doi: https://doi.org/10.1149/2.0591501jes
- Manohar, A. K., Kim, K. M., Plichta, E., Hendrickson, M., Rawlings, S., Narayanan, S. R. (2015). A High Efficiency Iron-Chloride Redox Flow Battery for Large-Scale Energy Storage. Journal of The Electrochemical Society, 163 (1), A5118–A5125. doi: https://doi.org/10.1149/2.0161601jes
- Dinesh, A., Olivera, S., Venkatesh, K., Santosh, M. S., Priya, M. G., Inamuddin, Asiri, A. M., Muralidhara, H. B. (2018). Iron-based flow batteries to store renewable energies. Environmental Chemistry Letters, 16 (3), 683–694. doi: https://doi.org/10.1007/s10311-018-0709-8
- Petek, T. J., Hoyt, N. C., Savinell, R. F., Wainright, J. S. (2015). Slurry electrodes for iron plating in an all-iron flow battery. Journal of Power Sources, 294, 620–626. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.06.050
- Sun, C., Zhang, H., Song, K. (2023). Fe-based redox flow batteries. Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-323-96022-9.00020-7
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Andrii Bondar, Olga Linyucheva, Mykhaylo Byk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
