Fabricación de VB<sub> 2</sub> / Células aire para verificar Electroquímica
Summary
Un protocolo se presenta para estudiar los sistemas de baterías de aire metal multi-electrón / mediante el uso de la tecnología anterior desarrollado para la célula de zinc / aire. Ensayos electroquímicos se realiza después de las baterías fabricadas para evaluar el desempeño.
Abstract
Se propone una técnica para investigar las propiedades y el rendimiento de los nuevos sistemas de batería de múltiples electrones de metal / aire y presentada. Un método para sintetizar nanoscópico VB 2 se presenta así como el procedimiento paso a paso para la aplicación de un recubrimiento de óxido de circonio a las partículas VB 2 para la estabilización el momento del alta. El proceso de desmontaje de las células de zinc / aire existentes se muestra, en la construcción de la adición del nuevo electrodo de trabajo para reemplazar el ánodo de la pila zinc / aire convencional con la nanoscópico VB 2 ánodo. Por último, se informó de descarga de la VB completado 2 / batería de aire. Se demuestra que el uso de la célula de zinc / aire como un banco de pruebas es útil para proporcionar una configuración consistente para estudiar el rendimiento de la alta capacidad nanoscópico VB 2 ánodo de alta energía.
Introduction
Vanadio diboruro como un ánodo tiene entre la capacidad de carga volumétrica más alta de cualquier material de ánodo. Este protocolo presenta un método para el estudio de este material fascinante. Metálica de zinc ha sido el material del ánodo predominante en los sistemas primarios acuosas debido a gravimétricos capacidades de almacenamiento de carga de 5,8 kAh L -1 y 820 Ah kg -1, respectivamente alta volumétrica y de dos electrones del metal de zinc. * La batería de zinc-carbono, conocido como la célula Leclanché, se introdujo por primera vez en el siglo 19, la combinación de un ánodo de zinc con una de dióxido de manganeso (corriente de colector de carbono) en un cátodo de cloruro de electrolito 1. La batería alcalina común utiliza la misma pareja, pero sustituyendo el cloruro de electrolito con un electrolito acuosa de hidróxido alcalino. Junto pilas de zinc-carbón y alcalinas constituyen la mayoría de las baterías primarias vendidos 1. Cuando se sustituye el cátodo de dióxido de manganeso en la célula alcalinapor un cátodo de aire, se consiguen capacidades de almacenamiento de energía sustancialmente más altos. Esta batería de zinc-aire utiliza el oxígeno del aire, y se encuentra comúnmente en las baterías de audífonos 1-3.
Nuestra búsqueda de una mayor capacidad de almacenamiento de la batería se ha centrado en los materiales que pueden transferir múltiples electrones por molécula 4-11. Entre la gran variedad de pares redox que hemos explorado, VB 2 se destaca como un ánodo alcalina extraordinaria capaz de liberar 11 electrones por VB 2, con volumétricos y gravimétricos capacidades de 20.7 kAh L -1 y 4060 Ah kg-1, respectivamente. * En 2004, Yang y colaboradores comunicaron la descarga de VB 2, pero también documentaron el dominio extendida en la que VB 2 es susceptible a la corrosión en medios alcalinos 12. En 2007, se informó de que un revestimiento sobre las partículas de 2 VB impide la corrosión 13, que conduce a la demostración de la VB 2 / b del aireattery en 2008 14.
En este trabajo se presenta un protocolo utilizado para investigar los sistemas metal / aire nuevos que emplean la tecnología desarrollada previamente para la celda de zinc / aire que se aplican a la VB 2 / cámara de aire. Un ánodo 2 nanoscopicVB se presenta como un ánodo de densidad de alta potencia de alta energía capaz de exhibir una reacción de oxidación de once electrones llegando a la capacidad teórica intrínseca de 4,060 Ah kg -1 en aumento de voltaje de la batería y la capacidad de carga de la batería. El 2 / aire pareja VB utiliza un electrolito alcalino de KOH / NaOH, empleando el mismo cátodo de aire de oxígeno extraído de la célula de zinc / aire 1. El cátodo electrocatalizador de carbono no se consume durante la descarga.
Existe una necesidad de una mayor comprensión de la VB 2 / sistema de aire con el fin de mejorar aún más el rendimiento celular. Las propiedades y el rendimiento de los materiales nanoscópicos 2 VB se pueden explorar mediante la tconfiguración de la celda que de la célula de zinc / aire 15,16. Prueba electroquímica se puede realizar para nanoscópico VB 2 para comparar el rendimiento a través de la eficiencia por ciento a diversas velocidades.
Protocol
Representative Results
Discussion
La construcción de la VB 2 / batería de aire de esta manera proporciona la capacidad de estudiar y sondear los once electrones por molécula de transferencia de carga que se produce, lo que permite la posibilidad de una batería de alta capacidad. Si los resultados obtenidos no muestran resultados reproducibles, asegurar que todo el material de ánodo de zinc se eliminó de la batería, que es una dispersión uniforme de material activo en la tapa, y que las células se pegan correctamente sin fugas. Si el …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer el Premio Nacional Science Foundation 1006568 para la financiación de este proyecto.
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 |
Referências
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