Проточный Аккумулятор. Способ сборки и принципиальная схема его работы.
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 24 เม.ย. 2024
- Все видео от канала Науч.Студия
/ dssvvx
Подпишись на новые выпуски:
www.yutube.com/user/Dssvvx/vi...
Сотрудничество
Тел: / WhatsApp 89263745692
E-mail: 89263745692@mail.ru
Настоящим прорывом в этой области может стать развитие новых проточных батарей (flow battery), которые принципиально отличаются от используемых сегодня источников энергии.
В обычных аккумуляторах электрический заряд находится в твёрдом электроде (аноде). При разрядке электроны покидают анод, питают внешнюю сеть и переходят ко второму электроду - катоду, а при зарядке следуют в обратном направлении.
В проточных батареях реакции проходят в двух резервуарах с жидкими электролитами. Содержимое одного отделения циркулирует вокруг анода, другого - вокруг катода. При этом катод, анод и жидкости разделены полупроницаемой мембраной, и ионы из одного отделения постепенно перетекают в другой. Ёмкость такого аккумулятора определяется исключительно объёмом резервуаров, а выходная мощность зависит от площади мембраны. Таким образом, проточные батареи не имеют жёстких лимитов и могут быть масштабированы для хранения очень большого количества энергии.
На сегодняшний день самыми передовыми аккумуляторами проточного типа считаются ванадиевые окислительно-восстановительные батареи (VRB), которые "хранят заряд" в ионах ванадия, содержащихся в растворе на водной основе.
Ионы ванадия стабильны и могут долго циркулировать через мембрану без нежелательных побочных явлений. Но проблема состоит в том, что стоимость ванадий достаточно высока, а удельная энергоёмкость (количество запасаемой энергии на литр электролита) VRB остаётся на низком уровне.
В предыдущих исследованиях учёные искали способ заменить дорогостоящий компонент более доступными веществами, например, раствором серной кислоты с включением хиронов.
Теперь Доктор Цин Ван (Qing Wang) из Национального университета Сингапура и его коллеги разработали новый тип проточной батареи, в отделениях которой одновременно содержатся жидкие и твёрдые электролиты. Учёные поместили внутрь одного отделения гранулы распространённого катодного материала - фосфата лития-железа, а в анодный резервуар добавили диоксид титана.
Затем они использовали переносящие заряд жидкости, известные как окислительно-восстановительные медиаторы, чтобы переправлять заряженные ионы из пор твёрдого электролита в разделённый мембраной реакционный сосуд. При этом учёные дополнили мембрану специальным полимером, чтобы она пропускала ионы лития, но задерживала молекулы медиатора. На противоположной стороне мембраны ионы подхватывают другие медиаторы и переносят их к гранулам диоксида титана, где те оседают в виде металлического лития.
Когда батарея разряжена, реакция протекает в обратном направлении, и литий возвращается в катодное отделение. Благодаря внедрению твёрдых материалов, удельная ёмкость новой батареи составила 500 ватт-часов на один литр электролита, что в 10 раз больше, чем в предыдущих моделях VRB.
Эксперты отмечают, что при очевидной важности работы, опубликованной в журнале Science Advances, у новой батареи есть существенный недостаток в виде низкой мощности. Доработанная мембрана сдерживает поток ионов лития и замедляет время зарядки и разрядки батареи. По словам Вана, существующая версия аккумулятора прекрасно подходит для хранения энергии, произведённой на электростанциях. Но для использования в других областях, например, в электрических автомобилях, устройство должно быть усовершенствовано.
![[Full Episode] Hell's Kitchen Thailand EP.15 | 19 พ.ค. 67](http://i.ytimg.com/vi/Mx0ColswPls/mqdefault.jpg)
Все видео от канала Науч.Студия
th-cam.com/users/Dssvvxvideos
Подпишись на новые выпуски:
www.yutube.com/user/Dssvvx/videos?disable_polymer=1
Сотрудничество
Тел: / WhatsApp 89263745692
E-mail: 89263745692@mail.ru
Для создания эффективного и экономичного электролита для проточной батареи, обладающего высокой плотностью энергии и большим количеством циклов заряда-разряда, предлагается следующий состав:
Анолит:
- Активное вещество: Ванадий (III) хлорид (VCl3) - 1,5 М
- Электролит: Хлористоводородная кислота (HCl) - 3 М
- Добавка для повышения стабильности: Полиэтиленгликоль (ПЭГ-400) - 5% по массе
Католит:
- Активное вещество: Ванадий (IV) оксид сульфат (VOSO4) - 1,5 М
- Электролит: Серная кислота (H2SO4) - 3 М
- Добавка для повышения стабильности: Полиэтиленгликоль (ПЭГ-400) - 5% по массе
Обоснование выбора компонентов:
1. Ванадиевые соединения (VCl3 и VOSO4) обеспечивают высокую плотность энергии и обратимость электрохимических реакций. Ванадий может существовать в нескольких степенях окисления (от V2+ до V5+), что позволяет создавать эффективные редокс-пары для проточных батарей.
2. Хлористоводородная и серная кислоты в качестве электролитов обеспечивают высокую проводимость и стабильность ванадиевых соединений в растворе. Кислая среда предотвращает гидролиз и осаждение активных веществ.
3. Полиэтиленгликоль (ПЭГ-400) добавляется как стабилизирующий агент. Он образует комплексы с ионами ванадия, предотвращая их осаждение и замедляя деградацию электролита. ПЭГ также снижает вязкость и улучшает массоперенос в электролите.
4. Концентрации активных веществ (1,5 М) и кислот (3 М) подобраны для обеспечения высокой плотности энергии и ионной проводимости, сохраняя при этом приемлемую вязкость и стабильность электролита.
Преимущества данного состава электролита:
1. Высокая плотность энергии: теоретически до 50-60 Вт·ч/кг.
2. Низкая себестоимость: ванадий и кислоты являются относительно недорогими и доступными реагентами.
3. Большое количество циклов заряда-разряда: более 15000 циклов при глубине разряда 80%.
4. Высокая эффективность: кулоновская эффективность до 95%, энергетическая - до 85%.
5. Широкий диапазон рабочих температур: от -5°C до +50°C.
Однако стоит учитывать, что данный состав является лишь концептуальным предложением, основанным на общих принципах и известных преимуществах ванадиевых проточных батарей. Для практической реализации необходимы дополнительные исследования и оптимизация, включая подбор мембран, материалов электродов, режимов циркуляции электролита и др.
Кроме того, работа с концентрированными кислотами и солями ванадия требует соблюдения мер безопасности и использования коррозионностойких материалов в конструкции батареи.
мембрана из платины - это расходник
Похожий акумулятор в ютубе наберите - " Electric Vehicle Battery: 35 Years Ahead of Its Time! "
какая энергоемкость на кг веса ?
Тут этот термин не применим, так как это обычный котёл, и всё зависит от вида топлива
Еще как применим) Если разные реагенты дают разную ёмкость, то и таблицу материалы/энергоемкость на кг веса можно составить)
35 Вт/Кг для ванадия.
На счет повареной соли, если обратили внимание при прокачке пузырьков уже не должно быть, при зарядке разлагается вода на Н2 и О собственно они и бегут по трубке, а ток получается при остатке пузырьков в графте, скорее всего там и пыль платины присутствует чтобы возникла генерация.
При электролизе хлорида натрия выделяется не кислород, а хлор.
я на днях собирал гальваническую батарею Даниэля с 2 камерами и мембраной ...
Здорово!
Может выложил где-то видео результатов?
@@VolodyaNemov в моих шортс
Изготовление источников питания th-cam.com/play/PL906EE710B8B9B2D3.html
Кпд какое?
70-90%
Это даже уже не аккумулятор даже а какой-то, а химический генератор.
По сути, это топливная ячейка.
@@user-im1vs5dq5lс принудительной циркуляцией электролита/реагентов)
Проверка работы th-cam.com/video/xJlYdfGGKXk/w-d-xo.htmlsi=_66R4GM6io1fH--0
th-cam.com/video/AagcJx1WUKk/w-d-xo.html
th-cam.com/video/LZ8Md-V-f9U/w-d-xo.html
емкость????
Насколько хватит цистерн.
это какой-то позор