Las baterías de flujo Redox son una tecnología emergente para el almacenamiento de energía electroquímica que podría ayudar a mejorar el uso de la energía producida por los recursos de energía renovable. Estos recursos de energía son inherentemente irregulares en su suministro, que generalmente no se alinean con la demanda en la red eléctrica.En principio, las baterías de flujo redox pueden diseñarse para tener una capacidad de almacenamiento de energía que sea independiente de su potencia nominal. Sin embargo, en la práctica, la facilidad con la que las moléculas activas redox se transportan a las superficies de los electrodos desempeña un papel importante para determinar su eficiencia, el poder que se produce o carga y, en algunos casos, su duración de vida.
En un nuevo artículo, el profesor asistente Kyle Smith abordó estos desafíos con una nueva teoría para predecir cómo el flujo de fluido afecta la capacidad de las moléculas de una batería de flujo de reaccionar en las superficies de los electrodos porosos ". Modelado de los efectos transitorios de la escala de porosLa convección y las reacciones redox en el límite pseudoestable "se publicaron en un número especial de la Revista de la Sociedad Electroquímica en honor a Richard C. Alkire de Illinois, el presidente emérito Charles J. y Dorothy G. Prizer en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, ex vicecanciller de investigación y ex decano del Graduate College. Alkire es conocido mundialmenteEn general, por su experiencia en la deposición de metales y simulaciones de varias escalas desde escalas atómicas a procesadas.
Smith y su estudiante de doctorado teorizaron en la investigación que las tasas de reacción a escalas microscópicas eran relevantes para la estructura microscópica subyacente del material del electrodo. Los resultados de su modelo le permitieron predecir cómo se produce el transporte molecular en las llamadas condiciones transitorias, donde las concentraciones de moléculas redox-activas en el electrolito de la batería cambian con el tiempo.
"Mostramos que estas condiciones son particularmente relevantes para el funcionamiento de las baterías de flujo redox, que experimentan procesos de carga y descarga dinámicos en los que la composición de electrolitos cambia con el tiempo. Esto contrasta con el trabajo anterior que había considerado tales efectos principalmente de una constante"La teoría que introdujimos permite la predicción de coeficientes de transferencia de masa basados en la estructura de poros microscópicos dentro de los electrodos en los que los electrolitos se cargan y descargan. Tener tales capacidades nos permite diseñar cómolas estructuras deben diseñarse, en otras palabras, cómo diseñarlas "
El hallazgo de Smith impacta en numerosas aplicaciones de ingeniería donde el transporte a escala de poros es importante, incluida la purificación y desalinización del agua, la purificación catalítica de los gases de escape industriales y de vehículos, y el transporte de minerales reactivos y la biodegradación de las células vivas.
Este trabajo se relaciona bien con la investigación de carrera de Alkire para mejorar el diseño en ingeniería a través de simulaciones multiescala. "El objetivo general de este volumen especial es abordar la necesidad de nuevos métodos de ingeniería, impulsados por descubrimientos notables a escala de moléculas, comoasí como un rápido crecimiento en archivos de datos masivos. El objetivo es desarrollar nuevos métodos de diseño para vincular el comportamiento a escala molecular con los procedimientos tradicionales de diseño de ingeniería electroquímica a escala macroscópica. El objetivo es integrar el control de calidad a escala molecular en una ingeniería bien diseñada.productos y procesos ", dijo Alkire sobre el tema central publicado en su honor.
El artículo de Smith y el primer autor, candidato a doctorado Md Abdul Hamid, es el único en el número publicado por un investigador de Illinois.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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