Eletrodos à base de grafeno em uma bateria de fluxo de vanádio redox produzida por tratamentos rápidos com plasma de gás combinado de baixa pressão

Título	Eletrodos à base de grafeno em uma bateria de fluxo de vanádio redox produzida por tratamentos rápidos com plasma de gás combinado de baixa pressão
Autores	Sebastiano Bellani, Leyla Najafi, Mirko Prato et al.
Revista	Química de materiais
data	05/26/2021
Doi	https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00763
Introdução	O avanço das baterias de fluxo redox de vanádio (VRFBs) de alta densidade de potência com eficiências energéticas (EEs) superiores é vital para a ampla adoção dessa solução de armazenamento de energia. Este estudo apresenta nanomateriais carbonáceos hierárquicos inovadores para eletrodos de VRFB, exibindo alta atividade catalítica em reações redox de vanádio (VO2+/VO2+ e V2+/V3+). Esses materiais de eletrodo são desenvolvidos por meio de um tratamento rápido de plasma de gás de baixa pressão de feltros de grafite (GFs) em um reator de radiofrequência indutivamente acoplado. Analisando os efeitos dos gases puros (O2 e N2) ou suas combinações em pressões variadas, os eletrodos são refinados para minimizar a polarização cinética nas reações redox VRFB. Para aumentar ainda mais a área de superfície catalítica dos eletrodos, o grafeno de camada única/pequena, obtido por meio de esfoliação de grafite por moagem a jato úmido escalável, é integrado aos GFs usando uma técnica de infiltração com um aglutinante polimérico. Dependendo da espessura da membrana de troca de prótons (Nafion 115 ou Nafion XL), as configurações otimizadas do VRFB operam com eficiência em uma ampla faixa de densidades de corrente de carga/descarga, atingindo eficiências energéticas de até 93,9%, 90,8%, 88,3%, 85,6%, 77,6% e 69,5% a 25, 50, 75, 100, 200 e 300 mA cm-2, respectivamente. Com custo competitivo em relação às alternativas comerciais (custos adicionais do eletrodo < 100 € m-2), essa tecnologia fornece EEs que correspondem aos valores mais altos relatados para sistemas eficientes. Esse trabalho destaca a importância de explorar condições de plasma modificadas ou métodos de plasma alternativos para aprimorar ainda mais o desempenho do eletrodo dos sistemas VRFB existentes.
Citação	Sebastiano Bellani, Leyla Najafi e Mirko Prato et al. Graphene-Based Electrodes in a Vanadium Redox Flow Battery Produced by Rapid Low-Pressure Combined Gas Plasma Treatments. Chem Mater. 2021. DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00763
Elemento	Carbono (C) , Nitrogênio (N) , Oxigênio (O) , Vanádio (V)
Materiais	Nanocompósitos
Temas	Grafeno e materiais 2D , Materiais energéticos
Indústria	Armazenamento de energia e baterias