VB Fabrikasyon<sub> 2</subElektrokimyasal Test için> / Hava Hücreleri
Summary
Bir protokol çinko / hava hücresi için geliştirilen önceki teknolojisini kullanarak çoklu elektron metal / hava pil sistemlerinin çalışma sunulmuştur. Elektrokimyasal test sonra performansını değerlendirmek için fabrikasyon pil ile gerçekleştirilir.
Abstract
Yeni çok-elektron metal / hava pil sistemlerinin özellikleri ve performans araştırmak için bir teknik teklif ve sunulmuştur. Nanoskopik VB 2 sentezlenmesi için bir yöntem olup deşarj üzerine sabitlenmesi için VB 2 parçacıklara bir zirkonyum oksit kaplama uygulamak için hem adım adım prosedürü olarak sunulmuştur. Mevcut çinko / hava hücreleri sökülmesi için süreci bir Ortaölçek VB 2 anot ile geleneksel çinko / hava hücresi anot yerine yeni çalışma elektrot ek inşaat, gösterilir. Son olarak, tamamlanan VB 2 / hava boşalması bildirilmektedir. Biz bir test yatağı olarak çinko / hava hücre kullanarak yüksek enerjili yüksek kapasiteli Ortaölçek VB 2 anot performansını incelemek için tutarlı bir yapılandırma sağlamak için yararlı olduğunu göstermektedir.
Introduction
Bir anot olarak Vanadyum diboridi Herhangi bir anot malzemesi en yüksek hacimsel şarj kapasitesi arasında vardır. Bu protokol bu büyüleyici malzeme eğitim için bir yöntem sunar. Metalik çinko nedeniyle çinko metal yüksek iki elektron hacimsel ve 5.8 Kah L-1 ve sırasıyla 820 Ah kg-1, gravimetrik yük depolama kapasitelerine sulu birincil sistemlerde baskın anot malzemesi olmuştur. Olarak bilinen * çinko-karbon pil, Leclanche hücre, önce bir klorür elektrolit 1 bir manganez dioksit (karbon akım toplayıcı) katot ile bir çinko anot birleştirerek, 19. yüzyılda kullanılmaya başlandı. Ortak bir alkalin pil aynı çift kullanır, ancak sulu bir alkali hidroksit elektrotlu klorür elektrolit değiştirir. Birlikte çinko-karbon ve alkalin pil primer pillerin çoğunluğu oluşturan 1 sattı. Alkalin hücre içinde manganez dioksit katot değiştirildiğindebir hava katot tarafından, önemli ölçüde daha yüksek enerji depolama kapasiteleri elde edilir. Bu çinko-hava pil havadan oksijen kullanır, ve yaygın olarak 1-3 işitme yardım pillerde.
Yüksek kapasiteli pil depolama için arama molekül 4-11 başına birden fazla elektron aktarabilirsiniz malzemeleri odaklanmıştır. Biz araştırdık redoks çiftler çok çeşitli arasında, VB 2 sırasıyla -1 kg 20.7 kah L-1 ve 4060 Ah hacimsel ve gravimetrik kapasiteleri ile, VB 2 başına 11 elektron salabilen olağanüstü alkalin anot olarak öne çıkıyor. * Giriş 2004, Yang ve arkadaşları VB 2 deşarj bildirilmiştir, ancak, VB 2 alkali ortam 12 korozyona karşı duyarlı olduğu uzun süreli etki belgelenmiştir. 2007 yılında, biz VB 2 parçacıklar üzerinde bir kaplama VB 2 / hava b gösteri yol açan, bu korozyon 13 önler bildirdi14, 2008 yılında attery.
Bu yazıda, biz VB 2 / hava hücresi uygulanan daha önce çinko / hava hücresi için geliştirilen teknolojiyi kullanarak yeni metal / hava sistemleri araştırmak için kullanılan bir protokol mevcut. Bir nanoscopicVB 2 anot 4060 Ah teorik içsel kapasitesini yaklaşan bir on-elektron oksidasyon reaksiyonu sergileme yeteneğine sahip bir yüksek enerjili yüksek güç yoğunluğu anot olarak sunulmuştur artan akü voltajı ve akü yük kapasitesi de -1 kg. VB 2 / hava çift çinko / hava hücresi 1 çıkarılan aynı oksijen hava katot istihdam, KOH / NaOH bir alkalin elektrolit kullanır. Karbon electrocatalyst katot deşarj sırasında tüketilen değildir.
Daha fazla hücre performansını artırmak için daha iyi anlaşılması amacıyla, VB 2 / pnömatik sistem için bir ihtiyaç mevcuttur. Ortaölçek VB 2 malzemelerin özellikleri ve performans t kullanılarak keşfedilebilirçinko / hava hücresi 15,16 o hücre yapılandırması. Elektrokimyasal test Ortaölçek VB 2 için yapılabilir çeşitli oranlarda yüzde verimlilik yoluyla performansını karşılaştırmak için.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu şekilde VB 2 / hava pil İnşaatı yeni yüksek kapasiteli pil için imkânı sağlayan, meydana molekül yük transferi başına on elektron çalışma ve soruşturma yeteneği sağlar. Eğer elde edilen sonuçlar, kapak üzerindeki aktif malzemenin eşit bir dağılım olduğu, çinko anot malzemesi tüm batarya çıkarıldı sağlamak, tekrarlanabilir sonuçlar gösteren değil, ve hücreler, uygun bir şekilde herhangi bir sızıntı olmadan yapıştırılır ki. Bir sorun oluşmaya devam ediyorsa, pi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar bu proje finansmanı için Ulusal Bilim Vakfı Ödülü 1006568 kabul etmek istiyorum.
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
- Linden, D., Reddy, T. B. . Handbook of Batteries. , (2010).
- Rogulski, Z., Czerwin’ski, A. Cathode Modification in the Leclanche’ Cell. Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).
- Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. A review on air cathodes for zinc – air fuel cells. Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).
- Yu, X., Licht, S. High capacity alkaline super-iron boride battery. Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).
- Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery. Science. 285, 1039-1042 (1990).
- Licht, S. Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).
- Licht, S., Myung, N. Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries. Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).
- Licht, S., Ghosh, S. High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries. Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).
- Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry. The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).
- Licht, S. Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain. J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).
- Gao, X. -. P., Yang, H. -. X. Multi-electron materials for high energy density batteries. Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).
- Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries. Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).
- Licht, S., Yu, X., Qu, X. Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery. Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).
- Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage. Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).
- Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode. Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).
- Licht, S., et al. Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries. Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).
