Visoko energijski aluminij kovinski-organski akumulatorji

V predlaganem projektu visoko-energijski aluminijevi kovinski-organski akumulatorji (HEALORB) bomo razvili nov visoko-energijski aluminijev akumulator na osnovi aluminijeve kovinske anode in organske katode. Organske katode so pokazale obetavno elektrokemijsko delovanje in kažejo, da se lahko izognejo omejitvam anorganskih struktur (stranske reakcije, težavna insercija aluminijevih ionov). Kljub temu imajo aluminijevi-organski akumulatorji še vedno določene pomanjkljivosti, ki jih bomo reševali v tem projektu. Katodni mehanizem vključuje pozitivno nabite kloroaluminatne zvrsti namesto interakcije z nekoordiniranim aluminijevim ionom. To pomeni, da ne samo količina kovinskega aluminija, ampak tudi količina aluminijevega elektrolita/anolita določa kapaciteto anode, ki je zato bistveno nižja kot kapaciteta kovinskega aluminija. Za izboljšanje disociacije aluminijevih zvrsti bomo pripravili novo generacijo aluminijevih elektrolitov ter uporabili kelatne aditive za izboljšanje disociacije aluminijevih ionov. Na katodni strani je glavno vprašanje slaba izkoriščenost polimerov, ki jo bomo rešili z nanostrukturizacijo, ki bo usmerjena z določanjem ključnih transportnih parametrov znotraj elektrod s pomočjo elektrokemijske impedančne spektroskopije. Drugi pristop bo sinteza policikličnih spojin na osnovi heksaazatrinaftalena, v katere bomo dodatno vgrajevali redoks aktivne skupine. Na anodni strani bomo preiskovali Al kovinsko depozicijo pri različnih tokovnih gostotah ter njen vpliv na morfologijo depozitov. Z uporabo alternativnih aluminijevih struktur bomo poskušali znižati prenapetost za odlaganje in nalaganje kovinskega aluminija ter enakomerno formacijo depozitov. Študija elektrokemijskega mehanizma bo jedro tega projekta in bo izvedena v treh glavnih smereh. Preiskava katodnega mehanizma nam bo omogočila spremljanje aktivnih aluminijevih zvrsti, ki interagirajo s katodo, in bo usmerjala razvoj elektrolitov. Študija elektrokemijske impedance nam bo pomagala določiti ustrezne transportne parametre in usmerjala postopek priprave katodnih materialov. Rentgenska ramanska spektroskopija nam bo omogočila raziskovanje elektrokemijskih reakcij v celotni elektrodi in preverjanje naših površinsko občutljivih tehnik (XPS, ATR-IR). Z razvojem novega visoko-energijskega aluminijevega akumulatorja bomo lahko pocenili stacionarno shranjevanje energije, ki bo pospešilo prodor obnovljivih virov energije na trg.