L'énergie solaire et éolienne est largement considérée comme durable, alternatives écologiques aux énergies fossiles, mais chacun n'est disponible que par intermittence. Les deux solutions doivent être abordables, technologies de stockage d'énergie de haute performance à considérer pour généraliser, utilisation fiable.

Batteries à flux redox organiques aqueux, connu sous le nom de « AORFB », " offrir une solution prometteuse de stockage d'énergie à grande échelle, mais ont toujours des limites. Dans une étude d'ingénierie moléculaire publiée en ligne le 25 octobre, 2018, dans Joule , Les chimistes de l'Utah State University signalent des progrès pour remédier à ces limitations.

Le chercheur postdoctoral de l'USU Jian Lu et le doctorant Bo Hu, auteurs principaux de l'article, avec les étudiants diplômés Camden DeBruler, Yujing Bi, Yu Zhao, Bing Yuan, Maowei Hu et Wenda Wu et le conseiller pédagogique Tianbiao (Leo) Liu, auteur correspondant, et avec des collègues de l'Université océanique de Chine et de l'Université des sciences et technologies de Qingdao, rapporter une stratégie qui booste la capacité de stockage de l'AORFB, sécurité et performances avec un simple ajustement de conception.

Les recherches de l'équipe sont soutenues par l'USU et une subvention d'accélération technologique universitaire (UTAG) de l'Initiative Utah Science Technology and Research (USTAR).

"Nous avons précédemment trouvé que K 4 [Fe(CN) 6 ] est chimiquement stable en solution à pH neutre, mais pas dans des solutions alcalines, " dit Liu, professeur adjoint au Département de chimie et de biochimie de l'USU. "Toutefois, la solubilité relativement faible de K 4 [Fe(CN) 6 ] (0,76 M) est un défi pour les applications de batteries à flux."

Dans ce document, il dit, l'équipe rapporte une substitution de formule simple qui améliore considérablement la solubilité du ferrocyanure de potassium, K 4 [Fe(CN) 6 ], en remplaçant les cations potassium (K ⁺ ) avec des ions ammonium plus hydrophiles (NH 4 ⁺ ).

"Le nouveau design (NH 4 ) 4 [Fe(CN) 6 ] en tant qu'électrolyte cathodique peut atteindre une solubilité élevée de 1,6 M dans l'eau, deux fois celle de K 4 [Fe(CN) 6 ]." dit Lius. "En plus, (NH 4 ) 4 [Fe(CN) 6 ], avec sa haute solubilité, affiche également une conductivité beaucoup plus élevée, ce qui augmente l'efficacité énergétique et les performances énergétiques des batteries à flux."

De plus, il dit, l'équipe a trouvé le transfert de charge, utilisant de l'ammonium, est plus rapide que le potassium, ce qui améliore encore l'efficacité énergétique et les performances énergétiques des batteries. Lorsqu'il est associé à un électrolyte d'anode viologène appelé (SPr)2V, un processus sur lequel l'équipe a récemment publié, a 24,1 Wh/L (NH 4 ) 4 [Fe(CN) 6 ]/(SPr) 2 La batterie V flow a fourni une stabilité de cycle sans précédent pendant 1000 cycles, représentant la batterie à flux la plus stable connue à ce jour.

"Cette batterie délivrait également une densité de puissance élevée de 72,5 mW/cm ² ." Liu dit. "Avec ses matériaux à faible coût, cette batterie à flux haute performance est très attrayante pour les applications pratiques de stockage d'énergie."