Взаимодействие железа с хлоридом 3. Реакции Хлорида Железа

Поэтому, когда индия и висмута используются в качестве добавок электролита, можно ожидать, что кинетика переноса заряда в процессе выделения водорода будет ингибироваться таким же образом, как с элементарным индием или висмутом. Мы ограничили количество хлорида индия достаточно малым, так что предельная плотность тока для осаждения индия.

Когда отрицательный электрод заряжается в присутствии электролита, содержащего хлорид индия, в дополнение к восстановлению железа к металлическому железу также происходит восстановление ионов индия до металлического индия. Как обсуждалось ранее, осажденный индий имеет тенденцию к сегрегации и остается на поверхности из-за ее несмешиваемости с железом. Даже монослой индия, который остается на поверхности железа, является достаточным, чтобы препятствовать кинетике выделения водорода. Этот тип несмешиваемости важен для успеха этого подхода, поскольку легирование приведет к уменьшению поверхностной концентрации индия и эффективному ингибированию выделения водорода.

В дополнение к индийу висмут использовался в качестве добавки для подавления выделения водорода в щелочных цинковых и железосодержащих батареях из-за высокого перенапряжения водорода на висмуте. - Поэтому мы исследовали влияние добавления оксихлорида висмута на электролит на эффективность зарядки отрицательного электрода. Однако мы заметили, что оксихлорид висмута не оказал заметного влияния на эффективность зарядки отрицательного электрода. Мы также отметили, что оксихлорид висмута относительно нерастворим в отрицательном электролите, в отличие от хлорида индия.

Таким образом, вполне вероятно, что мы не смогли ввести достаточную концентрацию ионов висмута в раствор электролита, чтобы оказать влияние на реакцию выделения водорода. Учитывая высокую эффективность зарядки 97% с добавкой хлорида индия, для дальнейших исследований был выбран отрицательный электролит с аскорбиновой кислотой и хлоридом индия при рН 2. Специфическим составом отрицательного электролита, используемого в этих исследованиях, был 3 М тетрагидрат хлорида железа, 2 М хлорид аммония, 3 М аскорбиновая кислота и 2 мМ хлорид индия при рН ~.

Эксперименты с проточной ячейкой. Эффект скорости зарядки и разрядки по эффективности

Показана эффективность зарядки отрицательного электрода при различных плотностях тока заряда и разряда. Эффективность зарядки отрицательного электрода также показала меньшее значение, когда рН составлял ~ 0 вместо ~.

Оптимизация положительного электрода

Кривые поляризации также не проявляли ограничений по массовому переносу даже при больших плотностях тока зарядки и разрядки. Показаны кривые напряжения-напряжения на ячейке, измеренные во время зарядки и разрядки ячейки окислительно-восстановительного потока железа-хлорида. Отрицательный электролит этой ячейки с хлоридом железа состоял из 3 М тетрагидрата хлорида железа, 2 М хлорида аммония, 3 М Аскорбиновой кислоты Кислоты и 2 мМ хлорида индий; рН электролита составлял около. Положительный электрод был заполнен графитовым войлоком, а электролит представлял собой смесь 2 М тетрагидрата хлорида железа с 1 М хлоридом железа и 2 М хлорида аммония в 1 М растворе соляной кислоты.

Использование анионообменной мембраны позволило нам поддерживать разные значения рН с обеих сторон без осложнения катионного кроссовера. Кривые напряжения ячейки - время, измеренные на ячейке окислительно-восстановительного потока хлорида железа при различных плотностях тока зарядки и разрядки.

Измеренные электродные потенциалы были скорректированы для всех потерь напряжения, возникающих из последовательных эквивалентных омических сопротивлений на электродах. Такое расположение также позволило нам игнорировать значительный вклад потерь напряжения в слоях мембраны и электролита, которые не были частью электрода. Таким образом, можно было бы изучить потери поляризации заряда и массопереноса на электродах.

Во время разряда мы наблюдали четко определенное плато, которое соответствовало растворению железа с отрицательного электрода. Как только все железо было удалено с поверхности электрода, напряжение ячейки быстро упало. Потеря напряжения в слоях электродов и электролитов при различных плотностях заряда и разряда.

Сравнивая потери напряжения на ячейке с изменениями потенциала электрода на отрицательном электроде, ясно, что 95% потерь напряжения на ячейке можно отнести к процессам на отрицательном электроде. Кривые потенциального времени, измеренные на отрицательном электроде во время зарядки и разряда ячейки окислительно-восстановительного потока хлорида железа при различных плотностях тока.

Чтобы проверить влияние массопереноса и увеличенной площади электрода на работу отрицательного электрода, мы изменили конфигурацию электрода, включив графитовый войлочный слой. Хотя первоначально мы рассматривали плоский электрод для отрицательного электрода, кажется, что структура пористого электрода имеет значительные преимущества в уменьшении перенапряжений для осаждения и удаления железа.

Исследования проточной ячейки - стабильная работа ячейки при длительном цикле

Визуальный осмотр мембраны не показал никаких признаков деградации или отек после этого теста на велосипеде. Эти результаты повторного циклирования подтверждают жизнеспособность новой композиции электролита и использование сепаратора анионообменной мембраны для разработки высокоэффективной аккумуляторной батареи с хлоридом железа. Мы продемонстрировали высокоэффективную железоокислительную окислительно-восстановительную батарею с многообещающими характеристиками для крупномасштабных приложений хранения энергии.

Достижения, продемонстрированные в этом исследовании, показывают путь для развертывания крупномасштабных систем, основанных на концепции батареи батареи с хлоридом железа, первоначально обсуждаемой Савинеллом и другими. С новым составом электролита, состоящим из комплексообразующих агентов, таких как аскорбиновая кислота, мы смогли избежать осаждения гидроксидов железа и стабилизировать электролит при значении рН. Кроме того, с небольшими количествами хлорида индия в отрицательном электролите мы смогли достичь значений эффективности зарядки до 97%.

Чугунные электроды с высокой площадью поверхности уменьшали перенапряжения не только на положительном электроде, но и на отрицательном электроде. Мы продемонстрировали, что конструкция аккумуляторной батареи из хлористого железа с использованием анионообменного мембранного сепаратора с уникальной композицией отрицательного электролита дает значительные преимущества для длительных периодов работы, избегая трудностей с переходом электролита или осаждением.

Имея потенциал для достижения целей высокой эффективности и низкой стоимости, мембранная батарея потока хлорида железа может быть очень привлекательным кандидатом на крупномасштабное хранение энергии. Было установлено, что самое лучшее состояние составляет 30 мин - 400 об / мин - 14%.

Использовали разбавители, такие как бензол, керосин и ксилол. Ксилол дает лучшее восстановление около 96%. Загрязнение тяжелыми металлами является серьезной экологической проблемой. Ионы железа являются одним из тяжелых металлов, которые вызывают серьезные проблемы в водных потоках, особенно при высокой концентрации уровней.

Железо присутствует в растворах после гидрометаллургических процессов извлечения ряда ионов цветных металлов. Для получения высокочистой соляной кислоты; Желательным является эффективное средство для его удаления из беременных растворов. Традиционные процессы, используемые для очистки сточных вод тяжелыми металлами, включают: ионный обмен, обратный осмос, химическую коагуляцию и осаждение, ультрафильтрацию и адсорбцию.

Было обнаружено, что процесс адсорбции может быть эффективным при удалении тяжелых металлов. Кроме того, природные адсорбенты являются дружественными к окружающей среде, существуют в больших количествах и обладают хорошими адсорбционными свойствами. Из литературы было обнаружено, что для контроля железа используют экстракцию растворителем и ионный обмен. Однако процессы экстракции растворителем стали основными операциями очистки на практике. Концентрации соляной кислоты. Все химикаты использовались как поставляемые без какой-либо очистки.

Снятие проводилось четыре раза подряд, используя пресную воду каждый раз. Водные фазы после каждого этапа были взяты для анализа. В качестве разбавителей применяли бензол, керосин и ксилол. Все испытания проводились при комнатной температуре для устранения любых температурных эффектов.

Процентовую экстракцию рассчитывали по содержанию ионов металлов в водных фазах до и после экстракции. Влияние различных временных интервалов на извлечение%. Как видно из таблицы, увеличение времени от 30 до 60 мин оказывает незначительное влияние на экстракцию%; поэтому время 20 было выбрано в качестве оптимального периода времени.

Влияние различной скорости перемешивания. Влияние начальных концентраций железа. Оба растворителя могут быть успешно использованы для удаления ионов железа из водного раствора. Максимальный процент удаления ионов железа с использованием обоих растворителей достигается в течение первых 20 мин. Степень удаления ионов железа резко возрастает за счет увеличения отношения растворителей до 14%.

Использование ксилола в качестве десорбера для растворителя дает лучший результат, чем бензол, но это дороже. Изобретение относится к способу получения хлорида железа. Хлорид железа широко используется в качестве химического реагента при обработке воды для осаждения и флокуляции примесей или в качестве коагулянта для осадка сточных вод.