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Enregistrement W3025411984 · doi:10.1149/ma2020-01462624mtgabs

Carbon Electrocatalysts for High Performance Bromine and Iodine Redox Flow Battery Electrodes

2020· article· en· W3025411984 sur OpenAlexaff
A. Keith Jameson, Előd Gyenge, Nicholas P. Stadie, Devin McGlamery

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced battery technologies research
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFlow batteryElectrolyteRedoxBattery (electricity)Energy storageBromineChemistryInorganic chemistryChemical engineeringElectrodeElectrocatalystMaterials scienceNanotechnologyElectrochemistryOrganic chemistryThermodynamicsPower (physics)Physical chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Redox flow battery (RFB) electrodes act as bi-functional electrocatalysts, improving the kinetics of the redox reactions of interest without being consumed in the reaction itself. This property of flow batteries allows them to be fully discharged without damaging the electrode, and also allows for the power and energy densities of RFBs to be uncoupled and designed separately. The power density is largely dependent on the activity of the electrocatalyst, whereas the energy density is determined by the solubility of the electroactive species in the external electrolyte tank. Due to the advantages of RFBs, they have been heavily studied and implemented for applications in large-scale energy storage and are often used in tandem with renewable energy sources. Zinc-bromine hybrid flow batteries have arguably become the most promising and common flow battery technology behind that of the all-vanadium RFB, but are held back by low power densities that result from the slower Br2/Br- half-cell kinetics compared to that of the Zn2+/Zn half-cell. Analogous zinc-iodine based flow batteries have recently become the subject of much scientific interest as well, as the electrolyte is less toxic and corrosive to common battery materials compared to bromine, and a high concentration of electroactive species can be achieved due to the formation of the triiodide ion (I3 -) (up to ~12 M). In addition, some scientific research has recently shifted towards flow batteries constructed from heteropolyhalides (such as I2Br-or Br2Cl-) by combining different halogen-based electrolytes. Flow batteries constructed with Br2/Br-and I2/I-half-cells have been able to achieve some of the highest energy densities reported for aqueous flow batteries to date, but improvements still need to be made to the electrode materials. We investigated a variety of different carbon electrocatalysts for fabrication of low-cost and durable electrodes for the I2/I-, Br2/Br-, and heteropolyhalide redox couples in RFB technology. A variety of carbon blacks and phosphorus-doped graphitic carbons (PCx) were drop-casted onto a glassy carbon electrode substrate and their electrocatalytic performance was assessed via a variety of techniques including cyclic voltammetry, rotating disc electrode studies, and electrochemical impedance spectroscopy. Phosphorus-doped graphitic carbon was synthesized via the reaction of phosphorus chloride and benzene in different volumes ratios to obtain samples with variable amounts of phosphorus content (PC, PC3, PC5, PC8), characterized by X-ray diffraction analysis and 31P NMR. The electrocatalytic activity of various carbon blacks had a strong dependence on their surface area and porosity. The electrocatalytic activity of the phosphorus-doped graphitic carbons exhibit a bell curve relationship with the degree of phosphorus-doping, where PC5 and PC3 exhibited higher electrocatalytic behaviour towards the halogen/halide redox reactions than PC and PC8. These observations can be explained by 31PNMR indicating an increased amount of P-O bonds with increasing amounts of doping, with the oxygen containing functional group being catalytic. Excessive doping leads to faults in the lattice structure of the P-doped graphite. The surface area of the electrocatalyst material had the largest impact overall on the electrocatalytic performance of the electrode.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,225
Écart entre enseignants0,212 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
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Résumé présentoui

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