ЛАБОРАТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

 

Факультета фундаментальной физико-химической инженерии

Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Ход выполнения работ по проекту

 

«РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ОКИСЛИТЕЛЯ ПРОТОЧНОЙ H2/BrO3- ПОЛИМЕР-ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ РЕДОКС-БАТАРЕИ»

 

 

Этап №1 «Построение принципиальной схемы замкнутого энергетического цикла с использованием бромат-бромидной редокс-реакции и определение требуемых параметров составляющих ее агрегатов» (29.09.2016-31.12.2016).

 

В результате выполнения работ первого этапа были проведены следующие работы и получены следующие результаты:

 

1. Выполнен аналитический обзор современной научно- технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР, в том числе обзор научных информационных источников: статей в ведущих зарубежных и российских научных журналах, монографий и патентов. В рамках проведенного обзора выполнен анализ веса, стоимости и ресурсных ограничений при масштабном внедрении бром-водородных проточных батарей, сведены популярные в настоящее время способы получения броматов и бромсодержащих соединений, исследована применимость указанных способов в проточных батареях.

 

2. Проведена сравнительная оценка эффективности бромид-броматного энергетического цикла в зависимости от ионного состава используемых электролитов. Данная оценка выполнена на основании термодинамических данных, собранных членами коллектива исполнителей проекта.

 

3. Произведен выбор методов анализа состава бром-содержащих электролитов, пригодных для мониторинга эффективности функционирования реактора регенерации. В рамках выполнения данной работы разработана лабораторная методика анализа состава бром-содержащих электролитов, пригодных для мониторинга эффективности функционирования реактора регенерации.

 

4. В соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 проведены

 патентные исследования с целью выявления уровня техники по способам регенерации окислителя проточных редокс-батарей. Также данные исследования проведены с целью избежания возникновения факта нарушения прав интеллектуальной собственности третьих лиц в результате выполнения работ по проекту и получения РИД в рамках проекта на последующих этапах.

 

5.  В рамках внебюджетного финансирования работ были проведены мероприятия по материально-техническому обеспечению подготовительных работ по созданию экспериментального образца электрохимического реактора для стационарного источника автономного энергоснабжения.

 

 

Этап №2 «Исследование кинетики электроокисления бромид-содержащих растворов в условиях, моделирующих функционирование электрохимического реактора регенерации окислителя проточной броматной редокс-батареи» (01.01.2017-31.12.2017)

 

При выполнении работ второго этапа были получены следующие результаты и сделаны выводы:

 

1. Мировые и российские запасы брома и его соединений в целом представляют собой достаточную ресурсную базу для широкого использования водородно-броматных батарей;

 

2. Существующие способы конверсии бромидов в броматы (целевая реакция, осуществляемая в разрабатываемом блоке) при помощи электрического тока недостаточно эффективны для использования в рамках проекта.

 

3. Наиболее пригодными конструкционными материалами для изготовления лабораторного прототипа электрохимического реактора являются титан и его сплавы, а также перфторированные полимеры.

 

4. Анализ сравнительной эффективности бромид/броматного энергетического цикла на основании термодинамических свидетельствует в пользу выбора солей бромноватой кислоты с катионами лития и натрия.

 

5. В качестве метода контроля состава бромид/броматного электролита, подвергшегося электрохимической конверсии, наиболее пригодным является спектроскопия оптического и УФ диапазонов. Разработана лабораторная методика для проведения такого анализа.

 

6. Патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011 96 обнаружили отсутствие прямых аналогов разрабатываемого устройства.

 

7. Проведен анализ системы бром-вода с учетом специфики ионного состава окислителя для разрабатываемой батареи, который позволил наглядно проиллюстрировать термодинамически устойчивые формы существования элементов в исследуемых растворах.

 

8. Разработанная эскизно-конструкторская документация демонстрирует принципиальную возможность создания электрохимического реактора для регенерации отработанного работа бромида без привлечения чрезмерно дорогих или трудоемких стадий процесса.

 

Имеющиеся данные о теоретической и экспериментальной апробации броматов в качестве окислителей для водород-броматного топливного элемента позволяют с уверенностью считать как данный окислитель, так и указанный тип энергоустановки в целом, крайне перспективным объектом с точки зрения плотности хранимой энергии, удельной мощности и ее стоимости по сравнению с аналогами.

 

 

© Факультет фундаментальной физико-химической инженерии 2006 - 2018