Том 61, № 5 (2025)

В работе исследована единичная ячейка перезаряжаемого химического источника тока (ХИТ) – водородно-ванадиевой батареи ((Pt–C)H2 Nafion VO2+(С)), при варьировании содержания серной кислоты в ванадиевом электролите (католите) в диапазоне от 3 до 6 М общего содержания сернокислотных остатков и суммарной концентрации соединений ванадия 1 М. Для этого диапазона составов получены зависимости напряжения ячейки (НРЦ) и потенциалов ее полуэлементов (ПРЦ) в состоянии разомкнутой цепи от соотношения ванадил: ванадат в составе электролита, а также измерены вольт-амперные характеристики при пропускании через ячейку токов различного направления. Разделение вкладов потенциалов обоих полуэлементов и их поляризации в напряжение ячейки реализовано при помощи внешнего электрода сравнения, подведенного к ванадиевому проточному электроду с использованием пленочного капилляра Луггина. Измерены удельные электропроводности ванадиевого электролита различного состава и зависимость этой величины от соотношения ванадил/ванадат в нем на различных этапах заряд-разрядного цикла. Обнаружено, что с увеличением кислотности католита функционирующая на нем ячейка демонстрирует снижение максимальной удельной мощности разряда с 0.68 до 0.45 Вт/см2, причиной которого является концентрационная поляризация как положительного, так и отрицательного полуэлементов в области высоких токов, с гораздо большим относительным вкладом последней. В области малых токов (±0.25 A/cм2) вольт-амперные характеристики обоих полуэлементов линейны, а их наклоны (поляризационные сопротивления) возрастают с ростом кислотности электролита для водородного полуэлемента и снижаются для ванадиевого, вследствие чего их сумма (полное сопротивление ячейки) в диапазоне исследуемых кислотностей демонстрирует прирост от 0.34 до 0.39 Ом см2.

Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света (СКР), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и импедансной спектроскопии исследованы физико-химические свойства эвтектической системы (0.76 LiClO4–0.24 KClO4)эвт и ее гетерогенных композитов с наноразмерным порошком оксида алюминия при различных температурах, фазовых состояниях и концентрациях Al2O3. Добавка Al2O3 приводит к увеличению ионной проводимости и уменьшению энергии активации. Методом КРС показано, что добавка оксида алюминия приводит к образованию аморфной фазы за счет “разрушения” кристаллической фазы перхлората лития.