次世代フロー電池の設計が記録を更新(Next-generation Flow Battery Design Sets Records)

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2023-07-10 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

◆研究者たちは、食品や医薬品の添加物であるβ-シクロデキストリンを使用することで、次世代のフローバッテリーの容量と寿命を向上させることができることを示しました。この研究では、フローバッテリーが1年以上にわたって連続的な充放電を続ける間、エネルギーを貯蔵し放出する能力を維持したと報告されています。
◆これは、フローバッテリーの設計を最適化したもので、推奨される化学物質の比率を調整することでピークパワーが60%増加しました。また、β-シクロデキストリンは、フローバッテリーのエネルギーを貯蔵し放出する電気化学反応を加速する初めての添加物です。この研究は、フローバッテリーの性能を向上させる革新的なアプローチを提供しています。

<関連情報>

プロトン制御アルコール酸化による高容量ケトン系フロー電池アノライトの開発 Proton-regulated alcohol oxidation for high-capacity ketone-based flow battery anolyte

Ruozhu Feng,Ying Chen,Xin Zhang,Benjamin J.G. Rousseau,Peiyuan Gao,Ping Chen,Sebastian T. Mergelsberg,Lirong Zhong,Aaron Hollas,Yangang Liang,Vijayakumar Murugesan,Qian Huang,Eric Walter,Sharon Hammes-Schiffer,Yuyan Shao,Wei Wang
Joule  Published:July 06, 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.06.013

次世代フロー電池の設計が記録を更新(Next-generation Flow Battery Design Sets Records)

Highlights

•Record-lifetime aqueous organic redox flow battery
•Proton-regulated alcohol oxidation for flow battery kinetic acceleration
•Homogeneous catalysis in flow battery

Summary

Redox flow batteries have a unique architecture that potentially enables cost-effective long-duration energy storage to address the intermittency introduced by increased renewable integration for the decarbonization of the electric power sector. Targeted molecular engineering has demonstrated electrochemical reversibility in natively redox-inactive ketone molecules in aqueous electrolytes. However, the kinetics of fluorenone-based flow batteries continue to be limited by slow alcohol oxidation. We show how strategically designed proton regulators can accelerate alcohol oxidation and thus enhance battery kinetics. Fluorenone-based flow batteries with the organic additive β-cyclodextrin demonstrate enhanced rate capability, high capacity, and long cycling. This study opens a new avenue to improve the kinetics of aqueous organic flow batteries by modulating the reaction pathway with a homogeneous catalyst.

0402電気応用
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