Publication detail

Comparative Analysis of Thermal Activation on Felts and Continuous Carbon Filament Electrodes for Vanadium Redox Flow Batteries

Year: 2024

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: ChemElectroChem

Publisher name: Wiley-Blackwell

Place: Hoboken

Page from-to: e202400417

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Srovnávací analýza tepelné aktivace plstí a elektrod s kontinuálním uhlíkovým vláknem pro vanadové redoxní průtokové baterie	Tepelné úpravy se běžně používají ke zlepšení kinetiky elektrod u vanadových redoxních průtokových baterií (VRFB). Dopad široce používaného tepelného zpracování – 400 stupňů C po dobu alespoň 24 hodin – byl zkoumán na kontinuálních uhlíkových vláknech (kabelích) na bázi polyakrylonitrilu (PAN) a porovnáván s grafitovými plsti na bázi PAN. Vlastnosti povrchu byly hodnoceny rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM), Ramanovou spektroskopií, rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS) a měřením smáčivosti. Aktivita elektrody byla zkoumána pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS). Byly stanoveny odpory přenosu náboje a parametry konstantních fázových prvků související s elektrickou dvojvrstvou, což odhalilo korelaci mezi zvýšenou aktivitou elektrody a zvýšenou dvojvrstvou napříč všemi elektrodami. 8hodinové tepelné zpracování při 400 stupních C bylo dostatečné pro zlepšení aktivity elektrod pro koudele, zatímco plsti vyžadovaly delší trvání, až 24 hodin, což je způsobeno rozdíly v procesu karbonizace použitého pro každý materiál, přičemž koudele procházejí nepřetržitým zpracováním a plsti po dávkovém procesu. Byla provedena tříelektrodová půlčlánková EIS měření pro objasnění pozitivních a negativních příspěvků elektrod. Elektrody s aktivovaným kontinuálním uhlíkovým vláknem vykazovaly konzistentní elektrodové aktivity jak v katolytu (VO2+/VO2+), tak v anolytu (V3+/V2+), zatímco elektrochemická aktivita plstí byla omezena deaktivací elektrody v anolytu.	uhlíková vlákna; Uhlíkové plsti; Uhlíkové koudele; EIS; Raman; Tepelné zpracování; Vanadové redoxní průtokové baterie; XPS
eng	Comparative Analysis of Thermal Activation on Felts and Continuous Carbon Filament Electrodes for Vanadium Redox Flow Batteries	Thermal treatments are commonly used to improve electrode kinetics in vanadium redox flow batteries (VRFB). The impact of the widely adopted thermal treatment-400 degrees C for least 24 hours-was investigated on polyacrylonitrile (PAN)-based continuous carbon filaments (tows) and compared to PAN-based graphite felts. Surface properties were assessed with scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and wettability measurements. The electrode activity was investigated via electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Charge-transfer resistances and the constant phase element parameters related to the electric double layer were determined, revealing a correlation between enhanced electrode activity and increased double layer across all electrodes. An 8-hour 400 degrees C thermal treatment was sufficient to improve electrode activity for tows, whereas felts required longer durations, up to 24 hours, attributed to differences in the carbonization process employed for each material, with the tows undergoing continuous processing and the felts following a batch process. Three-electrode half-cell EIS measurements were conducted to elucidate positive and negative electrode contributions. Activated continuous carbon filament electrodes exhibited consistent electrode activities in both the catholyte (VO2+/VO2+) and anolyte (V3+/V2+), whereas the electrochemical activity of felts was limited by the electrode deactivation in the anolyte.	Carbon fibers; Carbon felts; Carbon tows; EIS; Raman; Thermal treatment; Vanadium redox flow batteries; XPS

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links