A Novel, Membrane Free Redox Battery Design Using Organic/Inorganic Redox Pair in Aqueous System
Notice bibliographique
Résumé
The increasing demand to decarbonize the power grid is driving the development of low cost, sustainable and stable energy storage media. Redox flow batteries (RFB) have always been a strong candidate owing to their easy scalability, long cycle life and versatility. Modular design of RFB’s allows better control on energy and power density and many components of this battery, such as the electrolyte, ion-exchange membrane, and bipolar plates can be modified to better utilize the chemical energy stored in redox species [1]. The current state-of-the-art RFB uses vanadium electrolytes with Nafion as an ion-exchange membrane. However, the vanadium system has a limited energy density (around 35 Wh/L), limited availability and has electrolyte cross-over issues. Research in RFBs has been shifting towards redox-active aqueous-organic-based electrolytes consisting of Earth-abundant elements (C, H, O, N, S, F etc.), accommodating the need for green, safe, and low-cost energy storage [3]. Organic-based RFBs with energy densities over 100 Wh/L have been demonstrated [4]. However, studies show that the electrolyte cross-over issues limits organic RFBs as well. Finding a compatible ion-exchange membrane with long cycle life is a challenge that has impeded the growth of RFB in commercial markets for decades [4]. This research work proposes an aqueous-organic-electrolyte-based, membrane-free electrochemical cell to help eliminate membrane clogging issues. Our previous work has shown the proof of concept – a membrane free auxiliary electrode-based cell working for over one hundred cycles [5]. The auxiliary electrode setup enables high-energy-dense organic electrolytes and cells with one or two traditional compartments (catholyte, anolyte) can be employed. We believe this emerging membrane free design which still requires attention on fundamental scientific issues, can provides new opportunities for high-energy batteries for the future. References [1] Perry, Mike L., and Adam Z. Weber. "Advanced Redox-Flow Batteries: A Perspective.” Journal Of the Electrochemical Society , vol 163, no. 1, 2015, pp. A5064-A5067. The Electrochemical Society , https://doi.org/10.1149/2.0101601jes . [2] Sánchez-Díez, Eduardo et al. "Redox Flow Batteries: Status and Perspective Towards Sustainable Stationary Energy Storage". Journal Of Power Sources , vol 481, 2021, p. 228804. Elsevier BV , https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228804 . [3] Fischer, Peter et al. "Family Tree for Aqueous Organic Redox Couples for Redox Flow Battery Electrolytes: A Conceptual Review". Molecules , vol 27, no. 2, 2022, p. 560. MDPI AG , https://doi.org/10.3390/molecules27020560 . [4] Poizot, Philippe et al. "Opportunities and Challenges for Organic Electrodes in Electrochemical Energy Storage". Chemical Reviews , vol 120, no. 14, 2020, pp. 6490-6557. American Chemical Society (ACS) , https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00482 . [5] Venkatesan, S., Karan, K., Larter, S. and Thangadurai, V., 2020. An auxiliary electrode mediated membrane-free redox electrochemical cell for energy storage. Sustainable Energy & Fuels , 4(5), pp.2149-2152, https://doi.org/10.1039/C9SE00734B .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».