تخفيف أكاسيد المنغنيز في إلكتروليتات حمضية يطيل عمر بطاريات البروتون الكهربائية

الملخص تعتبر بطاريات البروتون المائية مرشحة واعدة لجني واستخدام الطاقات المتجددة لكنها غير مستقرة. زوج الأكسدة والاختزال MnO 2 /Mn 2+ هو أحد أكثر الأقطاب تنافسية لتمكين بطاريات البروتون ذات الجهد العالي. ومع ذلك، فإن المنتجات الكهربائية من تفاعلات MnO 2 /Mn 2+ تميل إلى التشتت في الإلكتروليتات الحمضية، ولا تزال تركيبة المنتجات الكهربائية وتأثيراتها على القطب المضاد والبطاريات الكلية غير واضحة. هنا، تم دراسة سلوكيات التحليل الكهربائي للمنغنيز باستخدام إلكتروليتات ذات تركيزات بروتون مختلفة وتحت كثافات تيار متغيرة. تم الكشف عن أن المنتجات الكهربائية هي ɛ‐MnO 2 بغض النظر عن حموضة الإلكتروليتات، ونبلغ، لأول مرة، أن MnO 2 المشتت يمكنه أكسدة أو إذابة مواد القطب الموجب كيميائيًا، مما يؤدي بعد ذلك إلى التفريغ الذاتي. تم اقتراح استراتيجية حماية مساعدة بالغشاء لمنع التنقل الحر لجزيئات MnO 2 والتخفيف من التفريغ الذاتي للبطارية. وبناءً عليه، تم تحقيق أداء ممتاز لعمر البطارية (61.3% احتفاظ بالسعة بعد أسبوع واحد من الراحة) لخلية pyrene‐4,5,9,10‐tetraone//MnO 2. علاوة على ذلك، تم تطوير جهاز مخصص مع غشاء نافيوم، مما أدى إلى الحصول على استقرار ممتاز في الدورة (3000 دورة، 54 يومًا) ومعدل تفريغ ذاتي منخفض. من المتوقع أن تعزز الاكتشافات والاستراتيجيات لتخفيف مشاكل التفريغ الذاتي بطاريات المياه القائمة على MnO 2 /Mn 2+ وما بعدها.