Přejít k obsahu


Effect of graphite felt properties on the long-term durability of negative electrode in vanadium redox flow battery

Citace:
MAZÚR, P., MRLÍK, J., POCEDIČ, J., VRÁNA, J., DUNDÁLEK, J., KOSEK, J., BYSTROŇ, T. Effect of graphite felt properties on the long-term durability of negative electrode in vanadium redox flow battery. JOURNAL OF POWER SOURCES, 2019, roč. 414, č. FEB 28 2019, s. 354-365. ISSN: 0378-7753
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Effect of graphite felt properties on the long-term durability of negative electrode in vanadium redox flow battery
Rok vydání: 2019
Autoři: Ing. Petr Mazúr Ph.D. , J. Mrlík , Ing. Jaromír Pocedič Ph.D. , Ing. Jiří Vrána , Jan Dundálek , Prof. Dr. Ing. Juraj Kosek , Tomáš Bystroň
Abstrakt CZ: V našem příspěvku studujeme dlouhodobou životnost dvou různých grafitových plstí, které slouží jako záporná elektroda ve vanadové průtočné baterii. Obě elektrody se liší v prekurzorovém materiálu a způsobu aktivace, který způsobuje významné rozdíly v příslušných vlastnostech, jako je elektrická vodivost, specifická povrchová plocha a kapacitance elektrochemické dvojvrstvy. Výkonová stabilita plstí během 2000 nabíjecích cyklů prováděných v laboratorních jednočláncích je hodnocena ze čtyřbodové charakterizace před cyklem a po každých 1000 cyklech. Významné zhoršení elektrokatalytické aktivity je pozorováno u komerčně aktivované záporné elektrody na bázi polyakrylonitrilu, zatímco interní aktivovaná záporná elektroda na bázi umělého hedvábí poskytuje stabilní výkon během celého testovaného období. Komplexní charakterizace post-mortem se provádí za účelem identifikace příčin různé trvanlivosti obou záporných elektrod. Rentgenová fotoelektronová spektroskopická analýza odhalila velmi podobné změny v povrchové funkcionalizaci skupinami obsahujícími kyslík obě plsti; nicméně pokles sp2-hybridizovaného uhlíku a současné zvýšení počtu sp3-hybridizovaného uhlíku je významně vyšší u nestabilní plsti na bázi polyakrylonitrilu. Ačkoliv zhoršení vlastností plsti na bázi polyakrylonitrilu nemůže souviset s poklesem povrchové plochy nebo dvouvrstvé kapacitní kapacity, vysoká povrchová plocha aktivovaného na bázi umělého hedvábí s největší pravděpodobností přispívá k jeho vynikající stabilitě výkonu.
Abstrakt EN: In our contribution we study the long-term durability of two different graphite felt materials serving as negative electrode in vanadium redox flow battery. Both electrodes differ in the precursor material and the way of activation which causes significant differences in relevant properties such as electric conductivity, specific surface area and electrochemical double layer capacitance. The performance stability of the felts within 2000 chargedischarge cycles conducted in labscale single-cell is evaluated from 4-point characterization before the cycling and after each 1000 cycles. Significant deterioration of electrocatalytic activity is observed for commercially activated polyacrylonitrile-based negative electrode, whereas the in-house activated rayon-based negative electrode provides stable performance over the whole tested period. A comprehensive post-mortem characterization is performed to identify the causes of different durability of both negative electrodes. X-ray photoelectron spectroscopy analysis reveals very similar changes in surface functionalization by oxygen-containing groups for both felts; however, the decrease of sp2-hybridized carbon and simultaneous increase of sp3-hybridized one is significantly higher for the unstable polyacrylonitrile-based felt. Although the performance deterioration of the polyacrylonitrile-based felt cannot be related to the decrease of the surface area or double-layer capacitance, the high surface area of activated rayon-based felt most probably contributes to its excellent performance stability.
Klíčová slova

Zpět

Patička