新设备通过连续电解以化学形式存储能量 2016-11-10 12:02:16

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九州大学的研究小组利用聚合物电解质醇电合成电池实现了从羧酸中连续电化学合成醇类化合物,从而可以直接将电荷充电到酒精化合物中

Masaaki Sadakiyo /九州大学国际碳中性能源研究所对可再生能源的兴趣不断增强

然而,许多可再生能源可能令人沮丧地断断续续 - 当太阳停止照射,或者风停止吹动时,电力会闪烁

在峰值生产时间期间,通过能量存储可以部分地平滑波动的供应

然而,存储电力并非没有挑战

最近,日本南部九州大学国际碳中性能源研究所(I2CNER)的一个团队创建了一种通过连续电解以化学形式储存能量的装置

研究人员指出,乙醇酸(GC)具有比氢更大的能量容量,氢是一种比较流行的储能化学品

GC可以通过草酸(OX)的四电子还原来生产,草酸是广泛可得的羧酸

正如他们在Scientific Reports上发表的文章所述,该团队设计了一种基于新型膜电极组件的电解槽

夹在两个电极之间的是基于氧化铱的阳极和通过聚合物膜连接的二氧化钛(TiO 2)涂覆的钛(Ti)阴极

“流动型系统对于液相反应的储能非常重要,”研究的主要作者Masaaki Sadakiyo解释道

“大多数生产醇类的电解槽采用间歇工艺,不适用于此目的

在我们的装置中,通过使用与电极直接接触的固体聚合物电解质,我们可以连续流动进行反应而不添加杂质(例如电解质)

OX解决方案可以有效地被认为是一个可流动的电子池

“另一个关键考虑因素是阴极设计

阴极反应由锐钛矿TiO2催化

为了确保催化剂和阴极之间的牢固连接,该团队直接在Ti上以网或毛毡的形式“生长”TiO 2

电子显微镜图像显示TiO2是一种纤细的绒毛,粘附在Ti棒的外面,就像新鲜的雪涂层

事实上,它的工作是催化OX到GC的电还原

同时,在阳极处,水被氧化成氧气

该团队发现反应在较高温度下加速

然而,将热量升得太高会鼓励不必要的过程 - 水转化为氢气

这两种效应之间的理想平衡是在60°C

在该温度下,可以通过减慢反应物的流速来进一步优化装置,同时增加可用于反应的表面积的量

有趣的是,即使模糊TiO2催化剂的质地也有很大差异

当TiO2制备成“毛毡”时,通过在更薄和更密集的Ti棒上生长,反应比“网”更快 - 可能是因为表面积更大

通过比Ti网更贴合地覆盖Ti表面,毛毡也阻止了氢的产生,防止了裸Ti的暴露

“在合适的条件下,我们的细胞可以转化近100%的OX,我们觉得非常令人鼓舞,”共同作者Miho Yamauchi说

“我们计算出GC溶液的最大容积能量大约是氢气的50倍

需要明确的是,能源效率与能力相比仍然落后于其他技术

然而,这是用于存储过电流的新方法的有希望的第一步

“出版物:Masaaki Sadakiyo等人,”使用含有多孔TiO 2催化剂的聚合物电解质醇电合成电池从草酸电化学生产乙醇酸“,科学报告7,文章编号:17032(2017)doi:10.1038 / s41598-017-17036-3来源:九州大学