Po troch mesiacoch spolupráce s TTK (Budapešť), konkrétnejšie s výskumnou skupinou Denesa Konyu, boli syntetizované nové, ale aj už známe organické elektrolyty. Použitie už známych elektrolytov umožňuje porovnať náš laboratórny dizajn a nastavenie s údajmi uvedenými v literatúre. Čo umožní InoHub R&D tímu určiť najsľubnejšie KPI nových organických elektrolytov.
Medzi rôznymi skupinami organických vo vode rozpustných redoxne aktívnych materiálov uvedenými v literatúre existujú dve sľubné skupiny, ktoré sú prvými kandidátmi na syntézu a testovanie. Ide o viologény a chinóny. Obe skupiny anolytov vykazujú dôležité kľúčové ukazovatele výkonnosti, ako sú vhodné redoxné napätie (-0,7 do -0,4 V oproti SHE), vysoká rozpustnosť (>1,0 M vo vode), vhodná kinetická konštanta (>10-3) a difúzne koeficienty (>10-6), ako aj vysoká stabilita (1 %/mesačný pokles kapacity) v najlepších scenároch.
Chinóny
Hlavným rozdielom je, že chinóny zvyčajne potrebujú kyslé alebo zásadité médiá na zvýšenie rozpustnosti a stability a ponúkajú dvojelektrónové redoxné reakcie. Tento posledný fakt predstavuje obrovskú výhodu oproti elektrolytu na báze vanádu, ktorý poskytuje jednoelektrónové redoxné reakcie. Použitie viacerých elektrónov v redoxných reakciách zvýši energetickú hustotu, ktorá je najväčším obmedzením RFB. Ide o zaujímavú redoxne aktívnu skupinu a úsilie R&D tímu sa zameria na nájdenie stabilnejších a rozpustnejších chinónových derivátov. Toto je ďalšia stratégia na zvýšenie nízkej energetickej hustoty RFB.
Viologény
Viologény sú iný druh anolytov. Väčšina z nich síce poskytuje len jednoelektrónovú redoxnú reakciu, avšak ich rozpustnosť môže dosiahnuť vyššie hodnoty až 2,0 M. Navyše tieto organické elektrolyty sú stabilné a rozpustné aj pri neutrálnych podmienkach, takže nie je potrebné používať korozívne kyseliny ani fluoridované iónovo-výmenné membrány, ktoré predstavujú až 30 % nákladov na celú batériu.
V budúcnosti budú použité ďalšie redoxne aktívne skupiny, ako sú deriváty TEMPO, komplexy železa, fenazíny, aloxazíny, ako aj iné alternatívy ako použitie pevných boosterov či zmesi redoxne aktívnych materiálov.
POĎAKOVANIE:
Táto práca bola podporená projektom: IPCEI_IE_FLOW_BESS_012021