Статьи автора

Характеристики заряд-разрядного цикла водородно-бромной батареи с катодом IrO<SUB>2</SUB>/TiO<SUB>2</SUB> на титановом войлоке в режиме полного использования емкости

Номер выпуска 12 от 14.12.2024

Исследован циклический заряд-разрядный процесс единичной ячейки водородно-бромной батареи, катод которой представляет собой запитываемый водным раствором HBr/Br₂ пористый титановый войлок с покрытием на основе оксидов IrO₂ и TiO₂, анодом служит водородный газодиффузионный электрод с каталитическим слоем Pt/C, а перенос ионов водорода между ними осуществляет перфторированная сульфокатионообменная мембрана GP-IEM 103. Методами сканирующей электронной микроскопии c рентгеноспектральным микроанализом, спектроскопии комбинационного рассеяния и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии охарактеризованы морфология, а также фазовый и химический состав материала катода. Условие переключения между зарядным и разрядным полуциклами (верхний предел по напряжению) выбрано исходя из минимизации содержания в нем бромид-анионов (как и полибромидов) относительно образующегося молекулярного брома в конце стадии заряда (окисления Br^–) – в отличие от традиционно применяемого частичного преобразования бромида в бром для повышения стабильности последнего в составе полибромидных комплексов. Заряд-разрядные испытания ячейки водородно-бромной проточной редокс-батареи были проведены в гальваностатическом режиме при трех плотностях тока: 25, 50 и 75 мА/см². Сопоставление величин зарядов и средних напряжений на этапах генерации и запасания электроэнергии показывает, что наибольшая эффективность цикла достигается при плотности тока 50 мА/см². Такая величина плотности заряд-разрядного тока отвечает и наиболее полному использованию редокс-емкости электролита. Установлено, что стабильность использованного катодного материала в контакте с соединениями брома в кислой среде значительно превосходит таковую для углеродной бумаги, а основной причиной падения емкости батареи от цикла к циклу является абсорбция молекулярного брома материалами, контактирующими с католитом: компонентами мембранно-электродного блока (МЭБ), трубопроводами и деталями насоса, обеспечивающего циркуляцию.

29 0