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この小さな化学変化により、フロー電池の寿命が大幅に長くなります。

臭素ベースのフロー電池は、臭化物イオンと臭素元素の間の化学反応を利用してエネルギーを蓄えます。臭素は広く入手可能であり、電気化学的ポテンシャルが高く、液体電解質によく溶解するため、この化学は魅力的です。充電中に臭素が大量に生成されるため、マイナス面が現れます。この反応性物質はバッテリーコンポーネントを攻撃し、バッテリーが処理できる充電サイクル数を減らし、システム全体のコストを上昇させる可能性があります。臭素錯化剤として知られる添加剤は腐食を制限するのに役立ちますが、多くの場合、電解液が異なる相に分離する原因となり、均一性が損なわれ、システムの管理が困難になります。 臭素を捕捉してパフォーマンスを向上させる 研究者らは、臭素捕捉剤として作用するアミン化合物を電解液に添加することでこれを達成した。電池の動作中、電気化学反応によって形成された臭素 (Br2) は臭素化アミン化合物に変換されます。このプロセスにより、電解液中の遊離 Br2 の量が約 7 mM の超低レベルまで低下します。従来の臭素化学は、臭化物イオンから Br2 への単一電子移動に依存しています。対照的に、新しいプロセスでは臭化物イオンから臭素化アミン化合物への 2 電子移動が可能となり、エネルギー密度が増加します。同時に、Br2 レベルを極めて低く保つことで腐食の影響が大幅に軽減され、バッテリーの寿命が延びます。 長期的な安定性と大規模なコストの削減 次にチームは、実際の条件下で亜鉛臭素フロー電池でこの化学反応をテストしました。電解液には遊離 Br22 がほとんど含まれていないため、バッテリーは標準の非フッ素化イオン交換膜 (SPEEK) を使用して確実に動作でき、コストの削減に役立ちます。 5 kW のスケールアップ テストでは、バッテリーは 40 mA cm-2 の電流密度で 700 サイクル以上安定して動作し、78% 以上のエネルギー効率に達しました。 Br2 濃度が非常に低く保たれていたため、サイクルの前後において、集電体、電極、膜などの重要なコンポーネントに腐食は検出されませんでした。 将来のエネルギー貯蔵への影響 「私たちの研究は、長寿命の臭素ベースのフロー電池の設計に対する新しいアプローチを提供し、亜鉛臭素フロー電池のさらなる応用と促進のための基礎を築きます」とリー教授は述べた。 #この小さな化学変化によりフロー電池の寿命が大幅に長くなります