Là một hệ thống lưu trữ năng lượng ở quy mô lưới điện, pin dòng chảy ngày càng được chú ý như một phương tiện để giải quyết các thách thức liên quan đến sự biến động và tính không liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo.
Trừu tượng đồ họa. Tín dụng: Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS (2024). DOI: 10.1021/acsami.3c17049
Pin dòng oxi hóa khử Vanadi (VRFB) đã nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn cho việc lưu trữ năng lượng lưới cố định nhờ hiệu suất cao, khả năng mở rộng, an toàn, điều kiện hoạt động gần nhiệt độ phòng và khả năng định cỡ công suất và năng lượng một cách độc lập. Các phản ứng oxi hóa khử trong pin dòng oxi hóa khử xảy ra ở bề mặt của các điện cực tiếp xúc với chất điện phân. Bất kỳ sửa đổi nào đối với bề mặt điện cực đều có thể ảnh hưởng đến hoạt động điện hóa và ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của pin.
Trong nỗ lực kéo dài tuổi thọ của VRFB, các nhà khoa học và cộng tác viên của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) từ Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) đã khám phá chức năng bề mặt của các điện cực carbon và xu hướng thoái hóa của chúng trong các chu trình điện hóa.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành phương pháp tiếp cận lý thuyết-thực nghiệm kết hợp dựa trên quang phổ hấp thụ tia X cạnh carbon K (XAS) để mô tả đặc điểm của các điện cực carbon được điều chế trong các điều kiện khác nhau và xác định các nhóm chức có liên quan góp phần tạo nên các đặc điểm quang phổ độc đáo.
Nhà nghiên cứu Wenyu Sun của LLNL, tác giả đầu tiên của bài báo xuất hiện trên tạp chí Vật liệu và Giao diện Ứng dụng ACS cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi đã xác định được các loại hoạt chất có trên các điện cực carbon, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất điện hóa của chúng”.
Sun cho biết XAS là lý tưởng cho các thí nghiệm vì đây là phương pháp đặc biệt mạnh mẽ để nghiên cứu thành phần điện cực cacbon vì nó cung cấp cấu trúc điện tử cục bộ dành riêng cho từng phần tử (và do đó, môi trường liên kết) cũng như khả năng định hình độ sâu, cho phép so sánh. bề mặt và thành phần điện cực.
Được dẫn dắt bởi Sabrina Wan, một nhà khoa học vật liệu tính toán từ Nhóm mô phỏng lượng tử của LLNL và là tác giả tương ứng của bài báo, nhóm đã tiến hành tính toán lý thuyết chức năng mật độ (DFT) để thu được chữ ký XAS của các nguyên tử carbon có liên quan có trong điện cực carbon chức năng, cả trước và sau. sau khi tương tác với các phức hợp oxi hóa khử vanadi ở các trạng thái điện tích khác nhau.
Tương tác thuận lợi nhất về mặt nhiệt động và môi trường hóa học tương ứng được xác định bằng cách lấy mẫu rất nhiều cấu hình nguyên tử từ DFT và động lực học phân tử ab initio. Một thư viện quang phổ XAS đã thu được cho các nguyên tử carbon cư trú trong các môi trường hóa học riêng biệt và nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng những quang phổ mô phỏng này rất mạnh để giải mã quang phổ thực nghiệm ngoài hiện trường được thu thập cho các điện cực carbon được chuẩn bị trong các điều kiện khác nhau.
Jon Lee, đồng tác giả chính của bài báo này, cho biết: “Công việc này sẽ góp phần hiểu biết sâu sắc hơn về các phản ứng điện hóa xảy ra ở bề mặt điện cực-điện phân, cuối cùng là hỗ trợ thiết kế và tối ưu hóa các VRFB hiệu suất cao”. .
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
