Күкіртқышқылды ортада Fe(II) – Fe(III) «Red-Ox» жүйесін қолдану арқылы химиялық ток көзінің қалыптасуын зерттеу

Энергия сақтау технологияларының арасында ағынды аккумуляторлар ерекше көңіл бөлуге лайық болып табылады. Олардың жұмыс принциптері ауыспалы валентті иондарды қолдануға негізделген. Қышқыл ерітінділерде Fe(II)/Fe(III) «red – ox» жүйесін қолдану арқылы химиялық ток көзін жасау және түзілген электр қозғаушы күш (ЭҚК) пен қысқа тұйықталған токтың (ҚТТ) мәнін иондардың концентрациясына байланысты анықтау. Эксперименттер графит электродтарының арасында түзілген ЭҚК және ҚТТ мәндерін өлшеу әдісімен жүргізілді. Қондырғы электодтық кеңістіктері бөлінген электролизерден, амперметр, вольтметр және графит электродтарынан құралған. Электролит ретінде қышқылданған темір (II) және темір (III) сульфаттары қолданылған. Электродтық кеңістіктері анионитті мембранамен бөлінген электролизерде кеңістіктің бірін темір (II) сульфаты, ал екіншісін – темір (III) сульфаты ерітіндісімен толтырған кезде, графит электродтарының арасында ЭҚК пайда болады. Графит электродтарын сыммен жалғағанда, бірінші электродтық кеңістікте темір (II) тотығады, ал екінші кеңістікте темір (III) тотықсызданады. Химиялық ток көзі құрылады. Темір (II) концентрациясын 1-40 г/л аралығында өзгерткенде, темір (III) концентрациясы 20 г/л болғанда потенциал теріс мәндер жаққа ығысады. Темір (III) концентрациясы 1 г/л болғанда потенциал 509 мВ құраса, 40 г/л-де – 475 мВ. Темір (II) тұрақты болған кезде Fe(III) қосу – потенциал мәнін оңға жылжытуға әкеледі. Осылардың нәтижесінде ЭҚК және ҚТТ мәндерінің артуы байқалады. 

1. Абрамова Д.А., Дубцов Н.Д., Петрова С.Е. Автономные источники энергии // Химические источники тока. Лучшая исследовательская статья 2023 / Сборник статей, 2023, 7. https://naukaip.ru/wp-content/uploads/2023/01/K-448.pdf#page=7.

2. Ang T.Z. et al. A comprehensive study of renewable energy sources: Classifications, challenges and suggestions // Energy Strategy Reviews. – 2022. – Т. 43. – С. 100939. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211467X2200133X.

3. Mossali E. et al. Lithium-ion batteries towards circular economy: A literature review of opportunities and issues of recycling treatments //Journal of environmental management. – 2020. – Т. 264. – С. 110500. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479720304345.

4. Armand M. et al. Lithium-ion batteries – Current state of the art and anticipated developments // Journal of Power Sources. – 2020. – Т. 479. – С. 228708. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775320310120.

5. Нижниковский Е. Перспективы использования химических источников тока для электропитания автономной радиоэлектронной аппаратуры // Современная электроника. – 2010. – № 2. – С. 12. https://www.soel.ru/upload/clouds/1/iblock/522/52251ebb9d235ea922132b35e71d7de8/20100201.2.pdf

6. Zhu P. et al. A review of current collectors for lithium-ion batteries //Journal of Power Sources. – 2021. – Т 485. – С. 229321. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775320316098.

7. Годяева М.В., Воронков Д.Е., Казаринов И.А. Проточные редокс-батареи на основе органических веществ для накопления электрической энергии. – 2020. https://scholar.google.com/scholar?start=20&q=%D1%85%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BD+&hl=ru&as_sdt=0,5&as_ylo=2019.

8. Петров М.М. и др. Проточные редокс-батареи: место в современной структуре электроэнергетики и сравнительные характеристики основных типов // Успехи химии. – 2021. – Т. 90. – № 6. – С. 677-702. https://www.uspkhim.ru/RCR4987pdf.

9. Годяева М.В. и др. Проточные батареи на основе органических редокс-систем для крупномасштабного хранения электрической энергии // Электрохимическая энергетика. – 2021. – Т 21, № 2. – С. 59-85. https://cyberleninka.ru/article/n/protochnye-batarei-na-osnoveorganicheskih-redoks-sistem-dlya-krupnomasshtabnogo-hraneniya-elektricheskoy-energii.

10. Goulet M.A. et al. Extending the lifetime of organic flow batteries via redox state management // Journal of the American Chemical Society. – 2019. – Т. 141, №. 20. – С. 8014-8019. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b13295.

11. Кравченко Е.В. Обзор современных технологий накопления энергии // Компетентность. – 2023. – № 1. – С. 33-38. https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-sovremennyh-tehnologiynakopleniya-energii.

12. Фиалков А.С. Углерод в химических источниках тока //Электрохимия. – 2000. – Т. 36, № 4. – 389-413. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44689612.