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Enregistrement W4285398604 · doi:10.1149/ma2022-013466mtgabs

An Advanced Composite Membrane for the All-Vanadium Redox Flow Battery

2022· article· en· W4285398604 sur OpenAlexaff
Maedeh Pahlevaninezhad, Ashutosh Kumar Singh, Thomas Storwick, Elizabeth Esther Miller, Anne En-Tzu Yang, Majid Pahlevani, Michael A. Pope, Edward P.L. Roberts

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced battery technologies research
Établissements canadiensQueen's UniversityUniversity of WaterlooUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFlow batteryEnergy storageVanadiumMaterials scienceBattery (electricity)ElectrolyteChemical engineeringElectrodeChemistryThermodynamicsEngineeringPower (physics)Metallurgy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Redox flow batteries (RFBs) are a promising technology for grid scale stationary energy storage to complement renewable energy systems. These batteries have a relatively low energy density; however, they offer important advantages, including: long life-time; decoupled energy (arbitrarily large electrolyte volume) and power (electrode area); high round-trip efficiency; scalability and design flexibility; fast response; and low environmental impacts. These advantages make them superior to many energy storage technologies for stationary applications [1-4]. Among the various types of RFBs, vanadium RFBs (VRFBs) are an emerging technology for grid scale energy storage and the integration of renewable energy generation [5]. The membrane is a key component of a VRFB that separates the two half-cell electrolytes and prevents cross-mixing, while allowing the transport of ions during charge-discharge cycles [6]. The VRFB membrane should exhibit low vanadium ion permeability to minimize self-discharge, low cost, and long‐term chemical stability under normal operating conditions. A high proton conductivity and low vanadium ion crossover are known to improve the efficiency of VRFBs [6-7]. In this study, we present a novel composite Nafion based membrane that results in a significant increase in the VRFB performance. The composite membrane has been characterized for its chemical, structural, and thermal properties using appropriate analytical techniques. The battery performance was evaluated in a flow cell using a ‘zero-gap’ design with an electrode area of 5 cm2. The electrolytic solution, 1.6 M VOSO4 in 3 M H2SO4, was circulated through the cell. Thermally treated carbon papers were used as the cathode and anode electrodes. For charge-discharge experiments, a constant current density (10 to 80 mA cm−2) was applied with upper and lower voltage cut-offs of 1.65 and 0.8 V, respectively. The stability of the battery using the composite membrane was evaluated over 100 cycles. Figures 1 and 2 show the energy efficiency and capacity retention during 100 charge-discharge cycles. The results reveal that the energy efficiency was improved from 51% to 63% by using the composite membrane. In addition, the charge-discharge capacity and capacity retention improved by around 200% and 25%, respectively. This improvement can be attributed to a higher proton conductivity and lower vanadium permeability of the composite membrane. References: [1] M. Skyllas-Kazacos, L. Cao, M. Kazacos, N. Kausar, A. Mousa, Vanadium Electrolyte Studies for the Vanadium Redox Battery-A Review, ChemSusChem. 9 (2016) 1521–1543. [2] A.K. Singh, M. Pahlevaninezhad, N. Yasri, E. Roberts, Degradation of Carbon Electrodes in the All-Vanadium Redox Flow Battery, ChemSusChem. (2021). [3] K.E. Rodby, T.J. Carney, Y. Ashraf Gandomi, J.L. Barton, R.M. Darling, F.R. Brushett, Assessing the levelized cost of vanadium redox flow batteries with capacity fade and rebalancing, J. Power Sources. 460 (2020) 227958. [4] M. Pahlevaninezhad, P. Leung, M. Pahlevani, F. C. Walsh, C. Ponce de Leon, and E. P. L. Roberts, Experimental and Computational Studies of Disperse Blue-1 in Organic Non-Aqueous Redox Flow Batteries, J. Power Sources, Volume 500, 15 July 2021, 229942. [5] X.Z. Yuan, C. Song, A. Platt, N. Zhao, H. Wang, H. Li, K. Fatih, D. Jang, A review of all-vanadium redox flow battery durability: Degradation mechanisms and mitigation strategies, Int. J. Energy Res. (2019). https://doi.org/10.1002/er.4607. [6] X. Li, H. Zhang, Zh. Mai, H. Zhang, I. Vankelecom, Ion exchange membranes for vanadium redox flow battery (VRB) applications, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 1147. [7] L. Yu, F. Lin, L. Xua, J. Xi, A recast Nafion/graphene oxide composite membrane for advanced vanadium redox flow batteries, RSC Adv., 2016, 6, 3756. Figure 1

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 enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

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
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,251 · 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

Citations1
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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