Fabricação de VB<sub> 2</sub> / Ar Células para Electrochemical Teste
Summary
Um protocolo para o estudo é apresentado de metal multieletrônicos / sistemas de baterias de ar, usando a tecnologia anterior, desenvolvido para a célula de zinco / ar. Teste electroquímico é então realizada nos baterias fabricados para avaliar o desempenho.
Abstract
Uma técnica para investigar as propriedades e desempenho de novos sistemas de bateria multieletrônicos metal / ar é proposta e apresentada. Um método para sintetizar nanoscopic VB 2 é apresentada, bem como um procedimento passo-a-passo de aplicação de um revestimento de óxido de zircónio para as duas partículas VB para a estabilização no momento da alta. O processo de desmontagem de pilhas de zinco / ar existentes é mostrada, na construção de adição do novo eléctrodo de trabalho para substituir o zinco / ar de ânodo da célula convencional com um a nanoscopic VB 2 ânodo. Finalmente, a alta do VB completou 2 / bateria de ar é relatada. Nós mostramos que a utilização da célula de zinco / ar, como um banco de ensaio é útil para fornecer uma configuração consistente para estudar o desempenho de alta energia de alta capacidade nanoscopic VB 2 ânodo.
Introduction
Diboreto de vanádio como um ânodo tem entre a maior capacidade de carga volumétrico de qualquer material do ânodo. Este protocolo apresenta um método para estudar este material fascinante. Zinco metálico tem sido o material do ânodo predominante em sistemas primários aquosos, devido à alta volumétrica de dois elétrons do metal de zinco e gravimétricos capacidade de armazenamento de carga de 5,8 Kah L -1 e 820 Ah kg -1, respectivamente. * A bateria de zinco-carbono, conhecido como a célula Leclanché, foi introduzido pela primeira vez no século 19, combinando um ânodo de zinco com um dióxido de manganês (carbono coletor de corrente) cátodo em um eletrólito de cloreto de 1. A bateria alcalina comum utiliza o mesmo casal, mas substitui o eletrólito cloreto com um eletrólito de hidróxido alcalino aquoso. Juntos, zinco-carbono e pilhas alcalinas são a maioria de baterias primárias vendido 1. Quando o bióxido de manganês na célula alcalina é substituídopor um cátodo de ar, as capacidades de armazenamento de energia substancialmente mais elevados são atingidos. Esta bateria de zinco-ar utiliza o oxigênio do ar, e é comumente encontrado em baterias de aparelhos auditivos 1-3.
A nossa busca de maior capacidade de armazenamento da bateria tem incidido sobre os materiais que podem ser transferidos vários elétrons por molécula 4-11. Entre a grande variedade de pares redox que exploramos, VB 2 destaca-se como um ânodo alcalino extraordinário capaz de liberar 11 elétrons por VB 2, com capacidade volumétrica e gravimétrica de 20,7 Kah L -1 e 4060 Ah kg -1, respectivamente. * Em 2004, Yang e colaboradores relataram a descarga de VB 2, mas também documentou o domínio estendido no qual VB 2 é suscetível à corrosão em meios alcalinos 12. Em 2007, relatou que um revestimento nas VB duas partículas impede essa corrosão 13, levando a demonstração da VB 2 ar / battery em 2008 14.
Neste artigo, apresentamos um protocolo usado para investigar novos sistemas de metal / ar que empregam a tecnologia já desenvolvida para a célula de zinco / ar como aplicado ao VB 2 / câmara de ar. Um nanoscopicVB ânodo 2 é apresentado como um ânodo de alta densidade de energia de alta energia capaz de exibir uma reacção de oxidação de onze electrões aproximando a capacidade intrínseca teórica de 4060 Ah kg -1 em aumento da tensão da bateria e da capacidade de carga da bateria. A VB 2 / ar par usa um electrólito alcalino de KOH / NaOH, que emprega o mesmo cátodo de oxigénio do ar extraído a partir da célula de zinco / ar 1. O eletrocatalisador cátodo de carbono não é consumida durante a descarga.
Existe uma necessidade para uma maior compreensão da VB 2 / sistema de ar, a fim de melhorar ainda mais o desempenho da célula. As propriedades eo desempenho de nanoscopic VB dois materiais podem ser exploradas usando tele configuração de célula da célula de zinco / ar 15,16. Electrochemical testes podem ser realizados para nanoscopic 2 VB para comparar o desempenho por meio da eficiência por cento em várias taxas.
Protocol
Representative Results
Discussion
A construção da VB 2 / bateria ar, desta forma fornece a capacidade de estudar e investigar os onze elétrons por molécula de transferência de carga que ocorre, permitindo a possibilidade de uma nova bateria de alta capacidade. Se os resultados obtidos não demonstraram resultados reprodutíveis, assegurar que todo o material do ânodo de zinco foi removido a partir da bateria, que existe uma dispersão uniforme do material activo na tampa, e que as células são adequadamente coladas, sem quaisquer fugas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores gostariam de agradecer a National Science Foundation Award 1006568 para financiar este projeto.
Materials
| MATERIALS | |||
| Boron | Alfa Aesar | 11337 | |
| Diethyl Ether | J.T. Baker | 9244-06 | 4L |
| Epoxy | Loctite | Heavy Duty 5 min setting time | |
| Isopropyl Alcohol | |||
| Panasonic 675 Zinc/Air cell | Panasonic | PR675H | Made in Japan (not German) |
| C-NERGY Super C65 | Timcal | Graphitic carbon black | |
| Vanadium | Aldrich | 262935 | |
| Vanadium Diboride | American Elements | 12007-37-3 | |
| Zirconium Chloride | Spectrum | Z20001 | |
| EQUIPTMENT | |||
| 50-mL round bottom flask | Fisher Scientific Co LLC | CG151001 | |
| Diagonal cutting pliers | Hardware store | ||
| Hot/stir plate | IKA | C-MAG HS 7 | |
| Glove box | Labconco | Precision Basic | |
| Ten 10-mm tungsten carbide balls | Lab Synergy | 55.0100.08 | |
| Tungsten carbide milling jar | Lab Synergy | 50.8600.00 | |
| Razor blade | Hardware store | ||
| Retsch PM 100 planetary ball mill | Retsch | 205400003 | |
| Stir bar | VWR International | 58947-140 |
References
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