Прислать материал
14.607.21.0143
(1) Построение принципиальной схемы замкнутого энергетического цикла с использованием бромат-бромидной редокс-реакции и определение требуемых составляющих ее агрегатов.
(2) Исследование кинетики электроокисления бромид-содержащих растворов в условиях, моделирующих функционирование электрохимического реактора регенерации окислителя проточной броматной редокс-батареи.
(3) Создание экспериментального прототипа реактора электроокисления бромид-содержащих растворов и определение эффективности его функционирования в различных режимах.
(4) Анализ применимости реактора в стационарных и переносных регенерационных установках.
профинансировано многомиллиоными грантами в США Однако, проникновение водород-бромных батарей на рынок стационарных энергетических приложений (например, для резервного питания и для хранения прерывистой возобновляемой
энергии от ветряных мельниц и солнечных батарей) сдерживается коррозионной опасностью брома, кроссовером брома через мембрану и, в случае батарей рассчитанных на многочасовую работу, сравнительно высокой стоимостью брома. Использование бромата (лития),
уже продемонстрированное в наших работах ранее в качестве катодного процесса в полимер-электролитных мембранных проточных батареях (ПЭМПБ), решает все вышеупомянутые проблемы, вызванные использованием брома, в стационарных и мобильных приложениях.
К настоящему времени наша группа продемонстрировала только процесс регенерации бромата из бромида (с использованием стандартного оборудования для неорганического синтеза и характеризацией продуктов методом электроспрей-масс-спектроскопии). Предложенный проект направлен на демонстрацию устройств(а) регенерации. В ходе его реализации планируется создание лабораторных прототипов электрохимического реактора заряда, по крайней мере на уровне 1 Вт, осуществляющего окисление бромид-аниона согласно реакции 2Br- + 2e = Br2 в условиях, когда образующийся бром диспропорционирует в присутствии буфера (например, ацетата) согласно уравнению 3Br2 + 6OH- = BrO3- + 5Br- + 3H2O, образуя требуемый бромат. В ходе работы будет изменятся структуры проточных полей и сборок мембрана-электрод. Прототипы будут охарактеризованы с целью определения факторов лимитирующих мощность на единицу активной площади с целью достижения 1 Вт/см2.
Исследована возможность получения бромат-аниона в результате реакции диспропорционирования брома, генерируемого на электроде посредством окисления бромида в щелочном растворе. Известно, что скорость такого диспропорционирования повышается с ростом рН среды, тогда как для сохранения общей энергоэффективности цикла разряд-регенерация (бромат-бромид-бромат), регенерацию выгодно проводить в нейтральных или слабощелочных средах – так минимизируются затраты тока на нейтрализацию отработанного окислителя в специальном реакторе. Исследования проводили методом ВДЭК, сравнивая коэффициенты улавливания генерируемого диском брома на кольце в растворах с разным значением рН. Было установлено, что в концентрированном растворе карбоната натрия окисление бромида на диске приводит к снижению коэффициента улавливания образовавшегося брома на кольце на 12% по сравнению с кислым раствором. На основании проделанной работы сделан вывод о возможности использования слабощелочных сред для проведения электрохимической регенерации окислителя водородно-броматной батареи.Тематика данного проекта обладает патентной чистотой. Отчет о патентных исследованиях проводился по теме регенерации бромид-содержащих растворов.
используют в качестве основного окислителя бромат, который, необратимо реагируя в ходе реакции конпропорционирования, превращается в отработанный и нуждающийся в регенерации продукт. Разрабатываемая технология позволит решить проблему утилизации отработанного продукта на основе бромсодержащих соединений, использующихся в таких проточных батареях и позволит замкнуть водородно-броматный знергетический цикл, приблизив тем самым перспективы и обрисовав контуры его внедрения в народное хозяйство для решения задач не только генерирования, но и транспортировки и хранения электроэнергии.