CC BY
0Определение коэффициентов диффузии бромид-аниона и молекулярного брома в концентрированных сернокислых электролитах
О.А.Гончарова1, Д.В.Конев1, М.А.Воротынцев1,2
1ФИЦПХФ и МХРАН, 142432, Черноголовка, Московская обл., просп. ак. Семёнова, д.1 2ИФХЭ РАН, 119071, Москва, Ленинский проспект, д.34, к4
Determination of diffusion coefficients of bromide anion and bromine in concentrated sulfuric acid electrolytes
O.A.Goncharova1, D.V.Konev1, M.A.Vorotyntsev1,2
1FRC PCP MC RAS, 142432, Chernogolovka, Moscow region, Academician Semenov
avenue, 1
2IPCERAS, 119071, Moscow, Leninsky avenue, 34с 1
e-mail: olla.gonchar@mail.ru DOI 10.24412/cl-37211-FC-2024.52
В последние годы наблюдается устойчивый интерес мировой научной общественности к созданию эффективных накопителей и генераторов электроэнергии, основанных на проточных химических источниках тока. В качестве перспективного окислителя для электрохимического генератора тока, работающего на водородном топливе, был предложен бромат-анион ВгОз-. В определённых условиях даже на дешёвых электродных материалах бромат-анион способен к шестиэлектронному восстановлению с высокой скоростью, благодаря особому механизму редокс-медиаторного автокатализа [1]. На основе этого механизма был теоретически обоснован и практически реализован прототип водородно-броматного генератора тока с высокой удельной энергоёмкостью [2]. Расчётная плотность хранимой энергии такого устройства приближается к показателям водородно-воздушного топливного элемента, при этом функционирование не требует наличия атмосферного кислорода - его роль выполняет концентрированный водный раствор бромата.
Для дальнейшего развития проточных генераторов тока на основе реакции электровосстановления бромата остро встаёт вопрос моделирования их работы. Для этого необходимо знать величины коэффициентов диффузии основных участников медиаторного цикла, причём для достаточно концентрированных электролитов, позволяющих достичь высоких плотностей хранимой энергии. В настоящей работе методами стационарной вольтамперометрии на ВДЭ, хроноамперометрии и циклической вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала на неподвижном электроде были вычислены коэффициенты диффузии для брома и бромида в 2M H2SO4. Полученные различными методами значения коэффициентов диффузии бромида и брома представлены в таблице 1:
Таблица 1. Полученные значения коэффициентов диффузии бромида и брома
Вещество Метод измерения
Циклическая вольтамперометрия Стационарная вольтамперометрия Хроноамперометрия
Вг- 0.92 • 10-9 (0.97 - 1.02) • 10-9 1.03 • 10-9
ВГ2 0.62 • 10-9 0.91 • 10-9 1.14 • 10-9
Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 23-13-00428.
143
Литература
[1] Tolmachev, Y.V., Piatkivskyi, A., Ryzhov, V.V. et al. “Energy cycle based on a high specific energy aqueous flow battery and its potential use for fully electric vehicles and for direct solar-to-chemical energy conversion”, J. Solid State Electrochem, vol. 19, pp.2711-2722 (2015).
[2] Kartashova N.V., Konev D.V., Loktionov P.A., et al. A Hydrogen-Bromate Flow Battery as a Rechargeable Chemical Power Source. Membranes. 2022; 12(12):1228.
