El Laboratorio de Química Liu de la Universidad Estatal de Utah informa sobre una estrategia que aumenta la capacidad de la batería de flujo redox orgánico acuoso, seguridad y rendimiento con un simple ajuste de diseño. El avance del diseño avanza las capacidades de almacenamiento de energía para la energía eólica y solar. Crédito:Tianbiao Liu
La energía solar y eólica son ampliamente consideradas como sostenibles, alternativas ecológicas a los combustibles fósiles, pero cada uno solo está disponible de forma intermitente. Ambas soluciones necesitan asequibles, tecnologías de almacenamiento de energía de alto rendimiento que deben considerarse para uso confiable.
Baterías de flujo redox orgánico acuoso, conocido como "AORFB, "ofrecen una solución prometedora de almacenamiento de energía a gran escala, pero todavía tiene limitaciones. En un estudio de ingeniería molecular publicado en línea el 25 de octubre, 2018, en Joule , Los químicos de la Universidad Estatal de Utah informan avances para abordar estas limitaciones.
El investigador postdoctoral de la USU Jian Lu y el estudiante de doctorado Bo Hu, autores principales del artículo, con estudiantes de posgrado Camden DeBruler, Yujing Bi, Yu Zhao, Bing Yuan, Maowei Hu y Wenda Wu y el consejero de la facultad Tianbiao (Leo) Liu, Autor correspondiente, y con colegas de la Universidad Oceánica de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao, informar una estrategia que aumenta la capacidad de almacenamiento de AORFB, seguridad y rendimiento con un simple ajuste de diseño.
La investigación del equipo cuenta con el apoyo de la USU y una Beca de Aceleración Tecnológica Universitaria de la Iniciativa de Tecnología e Investigación Científica de Utah (USTAR) (UTAG).
"Anteriormente encontramos que K 4 [Fe (CN) 6 ] es químicamente estable en solución de pH neutro, pero no en soluciones alcalinas, "dice Liu, profesor asistente en el Departamento de Química y Bioquímica de la USU. "Sin embargo, la relativamente baja solubilidad de K 4 [Fe (CN) 6 ] (0,76 M) es un desafío para las aplicaciones de baterías de flujo ".
En este papel, él dice, el equipo informa una sustitución de fórmula simple que mejora significativamente la solubilidad del ferrocianuro de potasio, K 4 [Fe (CN) 6 ], reemplazando los cationes de potasio (K + ) con iones de amonio más hidrófilos (NH 4 + ).
"El nuevo diseño (NH 4 ) 4 [Fe (CN) 6 ] como un electrolito catódico puede alcanzar una alta solubilidad de 1,6 M en agua, el doble que el de K 4 [Fe (CN) 6 ] ", Dice Lius." Además, (NUEVA HAMPSHIRE 4 ) 4 [Fe (CN) 6 ], con su alta solubilidad, también muestra una conductividad mucho mayor, lo que aumenta la eficiencia energética y el rendimiento energético de las baterías de flujo ".
Los miembros del Laboratorio Liu de Química y Bioquímica de la Universidad Estatal de Utah informan sobre los avances en el diseño de baterías sostenibles en la revista "Joule". Su investigación cuenta con el apoyo de una Beca de Aceleración de Tecnología de la Universidad de la Iniciativa de Investigación en Tecnología Científica de Utah (USTAR). Crédito:Mary-Ann Muffoletto
Es más, él dice, el equipo encontró la transferencia de carga, usando amonio, es más rápido que el potasio, lo que mejora aún más la eficiencia energética y el rendimiento energético de las baterías. Cuando se combina con un electrolito de ánodo viológeno llamado (SPr) 2V, un proceso sobre el que el equipo publicó recientemente, a 24,1 Wh / L (NH 4 ) 4 [Fe (CN) 6 ] / (SPr) 2 La batería de flujo V entregó una estabilidad cíclica sin precedentes durante 1000 ciclos, que representa la batería de flujo más estable conocida hasta la fecha.
"Esta batería también entregó una alta densidad de potencia de 72,5 mW / cm
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", Dice Liu." Con sus materiales de bajo costo, esta batería de flujo de alto rendimiento es muy atractiva para aplicaciones prácticas de almacenamiento de energía ".
