Проточне батерије засноване на брому складиште енергију користећи хемијску реакцију између бромидних јона и елементарног брома. Ова хемија је привлачна јер је бром широко доступан, има висок електрохемијски потенцијал и добро се раствара у течним електролитима. Недостатак се појављује током пуњења, када се производе велике количине брома. Овај реактивни материјал може да нападне компоненте батерије, смањи број циклуса пуњења које батерија може да поднесе и повећа укупне трошкове система. Адитиви познати као агенси за комплексирање брома могу помоћи у ограничавању корозије, али често узрокују раздвајање електролита у различите фазе, што нарушава униформност и отежава управљање системом.
У студији објављеној у Енергија природеистраживачи предвођени проф. Ксианфенг Лијем из Далиан Института за хемијску физику (ДИЦП) Кинеске академије наука (ЦАС) објавили су нови приступ хемији батерија заснованој на брому. Тим је дизајнирао реакцију везану за бром која преноси два електрона уместо једног и успешно је применила на батерију са протоком цинк-бром. Њихови резултати показују и радни доказ концепта и успешно проширење ка дуговечном батеријском систему.
Хватање брома за повећање перформанси
Истраживачи су то постигли додавањем једињења амина у електролит, где они делују као хватачи брома. Током рада батерије, бром (Бр2) настала електрохемијским реакцијама претвара се у једињења бромованих амина. Овај процес смањује количину слободног Бр2 у електролиту до ултра-ниског нивоа од око 7 мМ. Традиционална хемија брома се ослања на пренос једног електрона са бромидних јона на Бр2. Насупрот томе, нови процес омогућава пренос два електрона са бромидних јона на једињења бромованих амина, што повећава густину енергије. Истовремено, задржавајући Бр2 екстремно низак ниво у великој мери смањује корозивне ефекте, помажући да се продужи век трајања батерије.
Дугорочна стабилност и нижи трошкови на нивоу
Тим је затим тестирао ову хемију у батеријама са протоком цинк-бром у практичним условима. Пошто електролит садржи врло мало слободног Бр22, батерија може поуздано да ради помоћу стандардне нефлуорисане јонске измењивачке мембране (СПЕЕК), што помаже у смањењу трошкова. У тесту повећања од 5 кВ, батерија је радила стабилно више од 700 циклуса при густини струје од 40 мА цм-2 и достигао енергетску ефикасност изнад 78%. Са Бр2 концентрација је била тако ниска да није откривена корозија у критичним компонентама — укључујући струјне колекторе, електроде и мембране — ни пре ни после циклуса.
Импликације за будуће складиштење енергије
„Наша студија пружа нови приступ дизајну дуговечних проточних батерија на бази брома и поставља основу за даљу примену и промоцију проточних батерија цинк-бром“, рекао је проф. Ли.
