Quantifying concentration distributions in redox flow batteries with neutron radiography
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Le résumé fourni par la source
The continued advancement of electrochemical technologies requires an increasingly detailed understanding of the microscopic processes that control their performance, inspiring the development of new multi-modal diagnostic techniques. Here, we introduce a neutron imaging approach to enable the quantification of spatial and temporal variations in species concentrations within an operating redox flow cell. Specifically, we leverage the high attenuation of redox-active organic materials (high hydrogen content) and supporting electrolytes (boron-containing) in solution and perform subtractive neutron imaging of active species and supporting electrolyte. To resolve the concentration profiles across the electrodes, we employ an in-plane imaging configuration and correlate the concentration profiles to cell performance with polarization experiments under different operating conditions. Finally, we use time-of-flight neutron imaging to deconvolute concentrations of active species and supporting electrolyte during operation. Using this approach, we evaluate the influence of cell polarity, voltage bias and flow rate on the concentration distribution within the flow cell and correlate these with the macroscopic performance, thus obtaining an unprecedented level of insight into reactive mass transport. Ultimately, this diagnostic technique can be applied to a range of (electro)chemical technologies and may accelerate the development of new materials and reactor designs.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Quantifying concentration distributions in redox flow batteries with neutron radiography
- Date Crossref
- 05/09/2024
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Dutch Institute for Fundamental Energy Research pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Eindhoven University of Technology Department of Chemical Engineering and Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Paul Scherrer Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Massachusetts Institute of Technology Department of Chemical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Universidad Carlos III de Madrid pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Electrochemistry Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Thermal and Fluids Engineering pays non établi dans la noticeInstitution
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Laboratory for Neutron Scattering and Imaging pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Dutch Institute for Fundamental Energy Research, Department of Chemical Engineering and Chemistry — Eindhoven University of Technology et Paul Scherrer Institute, avec 5 autres affiliations.
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