対流炉の加熱システムがオイルバスやサンドバスよりも優れているのはなぜですか？フロー電池の熱安定性を確保する

対流炉の加熱システムが好まれるのは、リザーバー、ポンプチューブ、バッテリースタックを含むフローバッテリー全体のセットアップを均一な熱環境で包み込むためです。完全なフロー回路全体で同じ温度を維持することにより、リザーバーのみを局所的に加熱する従来のバスに伴う大幅な熱損失を排除します。

オイルバスやサンドバスは熱勾配を作り出し、電解質を冷却したり、活性材料を焦がしたりする可能性がありますが、対流炉はシステム全体の均一性を保証します。これにより、熱安定性データが加熱方法のアーティファクトではなく、電解質の真の化学反応を反映することが保証されます。

真の熱均一性の達成

フローバッテリーを正確に評価するには、電解質と相互作用するすべてのコンポーネントが目標温度である必要があります。

対流炉は周囲の空気を加熱し、リザーバー、チューブ、スタックがすべて同じ熱設定ポイントに維持されるようにします。

従来のバスはリザーバーのみを加熱します。

これにより、ポンプチューブとバッテリースタックが冷たい周囲の空気にさらされたままになります。

電解質がこれらの加熱されていないセクションを通過すると、急速に熱を失い、実際の流体温度が目標温度を大幅に下回ります。

オイルバスとサンドバスは、リザーバー壁を介した直接伝導に依存して流体を加熱します。

特定のバルク温度を維持するために、壁はしばしば流体自体よりも高い温度に加熱する必要があります。

この伝導方法は、リザーバー壁に局所的な「ホットスポット」を作成します。

これらのホットスポットは、過熱した表面との接触時に活性材料のゲル化または分解を引き起こす可能性があります。

対流炉は空気循環を利用して熱を伝達します。

この方法はより拡散的で穏やかであり、敏感な電解質を劣化させる極端な表面温度を防ぎます。

バスを使用する場合、設定した温度がサイクル全体で電解質が経験する温度になることはめったにありません。

チューブを介した熱損失のため、熱安定性データは意図した温度よりも低い温度に基づいている可能性があります。

バスに固有の局所的な過熱は、化学サンプルを不可逆的に変化させる可能性があります。

活性材料がリザーバー壁で分解すると、バッチ全体の純度が損なわれ、実験が無効になります。

フローバッテリーの評価が厳密で再現可能であることを保証するために、次の優先順位に基づいて加熱方法を選択してください。

回路全体の熱環境を制御することにより、安定性の推定から正確な測定へと移行します。

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Ivan A. Volodin, Ulrich S. Schubert. Evaluation of <i>in situ</i> thermal stability assessment for flow batteries and deeper investigation of the ferrocene co-polymer. DOI: 10.1039/d3ta05809c

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .