Flow-through electrochemical cell with three electrodes and three separate electrode chambers

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22340%2F24%3A43929736" target="_blank" >RIV/60461373:22340/24:43929736 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Průtočný elektrochemický článek se třemi elektrodami a třemi oddělenými elektrodovými komorami

Original language description

Funkčnost konstrukčního řešení tříelektrodového tříkomorového průtočného elektrochemického článku byla ověřena v případě jeho využití pro průtočnou baterii zinek-vzduch. Tříelektrodový tříkomorový laboratorní článek zinko-vzduchové průtočné baterie je schematicky znázorněn na Obrázku 1. Distribuční rámeček 3a pro zápornou elektrodu, distribuční rámeček 3b pro kladnou nabíjecí elektrodu a distribuční rámeček 3c pro kladnou vybíjecí elektrodu s optimalizovanou geometrií rozvodných polí byly vyfrézovány z polyvinylchloridu. Záporná elektroda, která sestává z uhlíkovo-polymerní desky 4a PPG 86 (Eisenhuth) a uhlíkové plsti 5, je od kladné nabíjecí elektrody 8 oddělena pomocí aniontvýměnné membrány 6 FAAM-20 (Fumatech), která brání promíchávání obou elektrolytů a zkratování článku. Zbytek tohoto elektrodového prostoru vyplňuje polymerní statický mísič 7, který současně chrání tenkou membránu před mechanickým poškozením. K distribuci plynného reaktantu ke kladné vybíjecí elektrodě slouží uhlíková kompozitní deska 4b PPG 86 (Eisenhuth) s vyfrézovaným serpentinovým distribučním polem (kanálky o průřezu 1 mm × 1 mm a šířce žeber mezi jednotlivými kanálky 1 mm), geometrie rozvodného pole je znázorněna na Obrázku 2. Během nabíjení článku dochází na záporné elektrodě k depozici zinku ze silně alkalického vodného roztoku (0,7M ZnO v 8M KOH) na vhodný substrát (zde použita již zmíněná kompozitní deska bez rozvodného pole a uhlíková plst) za současného vývoje kyslíku na vhodné kladné nabíjecí elektrodě - zde Ni tahokov 8 kontaktovaný pomocí niklového sběrače proudu z Ni plechu 1. Během vybíjení článku je ve vzduch obsažený kyslík redukován na uhlíkové plynově difuzní elektrodě 10 na bázi komerční plynově difuzní vrstvy BC28 (SGL), děj lze intenzifikovat použitím vhodného elektrokatalyzátoru (zde Pt nanočástice na uhlíkovém nosiči o navážce 0.5 mg cm−2 s 60 hm.% obsahem PTFE pojiva). Kladné elektrody jsou vzájemně odděleny mikroporézním separátorem 9, zde použit Celgard 5500 (Celgard). Na záporné elektrodě při vybíjení současně dochází k oxidativnímu rozpuštění zinku. Článek dále obsahuje měděné proudové sběrače 2, izolační desky z PVC 11 a duralové stahovací desky 12 a je stažen za pomocí osmi šroubů a matek na moment síly 8 Nm. Zde prezentované experimenty byly prováděny pomocí potenciostatu/galvanostatu SP-300 (BioLogic). K přepínání kontaktu mezi oběma kyslíkovými elektrodami slouží elektrické zařízení vyrobené v naší skupině. Průtok obou elektrolytů byl 80 ml min–1, do článku je z tlakové láhve přiváděn technický vzduch o průtoku 200 ml min–1. Při konstantní pracovní teplotě 40 °C baterie poskytuje plošný odpor kolem 3 Ohm cm2, max. výkonovou hustotu 130 mW cm–2 a cca 33% energickou účinnost galvanostatického cyklu při 100 mA cm–2.

Czech name

Průtočný elektrochemický článek se třemi elektrodami a třemi oddělenými elektrodovými komorami

Czech description

Funkčnost konstrukčního řešení tříelektrodového tříkomorového průtočného elektrochemického článku byla ověřena v případě jeho využití pro průtočnou baterii zinek-vzduch. Tříelektrodový tříkomorový laboratorní článek zinko-vzduchové průtočné baterie je schematicky znázorněn na Obrázku 1. Distribuční rámeček 3a pro zápornou elektrodu, distribuční rámeček 3b pro kladnou nabíjecí elektrodu a distribuční rámeček 3c pro kladnou vybíjecí elektrodu s optimalizovanou geometrií rozvodných polí byly vyfrézovány z polyvinylchloridu. Záporná elektroda, která sestává z uhlíkovo-polymerní desky 4a PPG 86 (Eisenhuth) a uhlíkové plsti 5, je od kladné nabíjecí elektrody 8 oddělena pomocí aniontvýměnné membrány 6 FAAM-20 (Fumatech), která brání promíchávání obou elektrolytů a zkratování článku. Zbytek tohoto elektrodového prostoru vyplňuje polymerní statický mísič 7, který současně chrání tenkou membránu před mechanickým poškozením. K distribuci plynného reaktantu ke kladné vybíjecí elektrodě slouží uhlíková kompozitní deska 4b PPG 86 (Eisenhuth) s vyfrézovaným serpentinovým distribučním polem (kanálky o průřezu 1 mm × 1 mm a šířce žeber mezi jednotlivými kanálky 1 mm), geometrie rozvodného pole je znázorněna na Obrázku 2. Během nabíjení článku dochází na záporné elektrodě k depozici zinku ze silně alkalického vodného roztoku (0,7M ZnO v 8M KOH) na vhodný substrát (zde použita již zmíněná kompozitní deska bez rozvodného pole a uhlíková plst) za současného vývoje kyslíku na vhodné kladné nabíjecí elektrodě - zde Ni tahokov 8 kontaktovaný pomocí niklového sběrače proudu z Ni plechu 1. Během vybíjení článku je ve vzduch obsažený kyslík redukován na uhlíkové plynově difuzní elektrodě 10 na bázi komerční plynově difuzní vrstvy BC28 (SGL), děj lze intenzifikovat použitím vhodného elektrokatalyzátoru (zde Pt nanočástice na uhlíkovém nosiči o navážce 0.5 mg cm−2 s 60 hm.% obsahem PTFE pojiva). Kladné elektrody jsou vzájemně odděleny mikroporézním separátorem 9, zde použit Celgard 5500 (Celgard). Na záporné elektrodě při vybíjení současně dochází k oxidativnímu rozpuštění zinku. Článek dále obsahuje měděné proudové sběrače 2, izolační desky z PVC 11 a duralové stahovací desky 12 a je stažen za pomocí osmi šroubů a matek na moment síly 8 Nm. Zde prezentované experimenty byly prováděny pomocí potenciostatu/galvanostatu SP-300 (BioLogic). K přepínání kontaktu mezi oběma kyslíkovými elektrodami slouží elektrické zařízení vyrobené v naší skupině. Průtok obou elektrolytů byl 80 ml min–1, do článku je z tlakové láhve přiváděn technický vzduch o průtoku 200 ml min–1. Při konstantní pracovní teplotě 40 °C baterie poskytuje plošný odpor kolem 3 Ohm cm2, max. výkonovou hustotu 130 mW cm–2 a cca 33% energickou účinnost galvanostatického cyklu při 100 mA cm–2.

Type

F_uzit - Utility model

CEP classification

—

OECD FORD branch

20401 - Chemical engineering (plants, products)

Project

<a href="/en/project/TK02030001" target="_blank" >TK02030001: Research and development of advanced flow energy storage technologies</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2024

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Patent/design ID

38010

Publisher

CZ001 -

Publisher name

Industrial Property Office

Place of publication

Prague

Publication country

CZ - CZECH REPUBLIC

Date of acceptance

—

Owner name

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 6, Dejvice, CZ

Method of use

A - Výsledek využívá pouze poskytovatel

Usage type

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence