Статьи автора

РАВНОВЕСНЫЕ И РАЗРЯДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕДИНИЧНОЙ ЯЧЕЙКИ ВОДОРОДНО-ВАНАДИЕВОЙ БАТАРЕИ С ЭЛЕКТРОЛИТОМ РАЗЛИЧНОЙ КИСЛОТНОСТИ

Номер выпуска 5 от 15.05.2025

В работе исследована единичная ячейка перезаряжаемого химического источника тока(ХИТ) – водородно-ванадиевой батареи((Pt–C)H|Nafion|VO(С)), при варьировании содержания серной кислоты в ванадиевом электролите(католите) в диапазоне от 3 до 6 М общего содержания сернокислотных остатков и суммарной концентрации соединений ванадия 1 М. Для этого диапазона составов получены зависимости напряжения ячейки(НРЦ) и потенциалов ее полуэлементов (ПРЦ) в состоянии разомкнутой цепи от соотношения ванадил: ванадат в составе электролита, а также измерены вольт-амперные характеристики при пропускании через ячейку токов различного направления. Разделение вкладов потенциалов обоих полуэлементов и их поляризации в напряжение ячейки реализовано при помощи внешнего электрода сравнения, подведенного к ванадиевому проточному электроду с использованием пленочного капилляра Луггина. Измерены удельные электропроводности ванадиевого электролита различного состава и зависимость этой величины от соотношения ванадил/ванадат в нем на различных этапах заряд-разрядного цикла. Обнаружено, что с увеличением кислотности католита функционирующая на нем ячейка демонстрирует снижение максимальной удельной мощности разряда с 0.68 до 0.45 Вт/см, причиной которого является концентрационная поляризация как положительного, так и отрицательного полуэлементов в области высоких токов, с гораздо большим относительным вкладом последней. В области малых токов(±0.25 A/см) вольт-амперные характеристики обоих полуэлементов линейны, а их наклоны(поляризационные сопротивления) возрастают с ростом кислотности электролита для водородного полуэлемента и снижаются для ванадиевого, вследствие чего их сумма(полное сопротивление ячейки) в диапазоне исследуемых кислотностей демонстрирует прирост от 0.34 до 0.39 Ом см.

71 0

ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРФТОРИРОВАННОЙ СУЛЬФОКАТИОНООБМЕННОЙ МЕМБРАНЫ В ОТНОШЕНИИ КАТИОНОВ ВАНАДИЯ (IV) И (V)

Номер выпуска 7 от 08.12.2025

Ионообменная мембрана в контакте с кислым раствором ванадцевых солей – объект исследования многих научных групп в контексте его непременного присутствия в качестве элемента мембранно-электродных блоков как полностью ванадиевой редокс-батареи, так и гибридных проточных источников тока, использующих соединения ванадия на одном из полуэлементов. В настоящей работе проведена апробация нового метода оценки транспортных характеристик мембраны Nafion 211 в отношении ионов ванадия высоких степеней окисления (VO и VO ) – ванадил- и ванадат-катионов, находящихся в водном сернокислом растворе различной кислотности. Метод основан на измерении хроноамперограмм после наложения скачка потенциала (токовых транзиентов) на электроде с прижатой к поверхности мембраной в условиях, когда ток электрохимического преобразования ванадил: ванадат на границе электрод/мембрана в прямом или обратном направлении лимитируется переносом этих частиц через мембрану из раствора. Установлено, что начальные участки транзиентов описываются коттрелловской зависимостью (1 ~ t), а установившиеся токи пропорциональны концентрации реагента на внешней стороне мембраны (как и коттрелловские коэффициенты). Получены экспериментальные хроноамперограммы и проведен расчет коэффициентов диффузии ванадил- и ванадат-катионов в мембране, а также коэффициента их распределения между мембраной и электролитом, при варьировании содержания в нем серной кислоты (от 2.2 до 5 М) и отношения концентраций [VO]:[VO] от 0 до 1. Установлено, что с ростом содержания кислоты в электролите коэффициент диффузии ванадил-катиона в контактирующей с ним мембране снижается с 1.76 до 0.84×10 м/с, а коэффициент диффузии ванадат-катиона с 1.89 до 0.8×10 м/с. При этом коэффициент распределения мембрана/раствор для обоих катионов также снижается: с 0.27 до 0.13 и с 0.21 до 0.12 соответственно. Сделан вывод о применимости метода для анализа ионного транспорта и равновесного состава ионообменных мембран в сернокислых ванадиевых электролитах.

19 0