Zinc–cerium battery
زنک سیریم بیٹریاں ریڈوکس فلو بیٹری کی ایک قسم ہیں جو سب سے پہلے 2000 کی دہائی کے دوران پلورین انکارپوریٹڈ (یوکے) نے تیار کی تھیں۔ اس ریچارج ایبل بیٹری میں، منفی زنک اور مثبت سیریم الیکٹرولائٹس دونوں کو آپریشن کے دوران الیکٹرو کیمیکل فلو ری ایکٹر کے ذریعے گردش کیا جاتا ہے اور دو الگ الگ ذخائر میں ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ الیکٹرو کیمیکل ری ایکٹر میں منفی اور مثبت الیکٹرولائٹ کمپارٹمنٹس کو کیشن ایکسچینج جھلی، عام طور پر نیفیون (ڈوپونٹ) کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔ سی ای (III)/سی ای (IV) اور زیڈ این (II)/زیڈ این ریڈوکس رد عمل بالترتیب مثبت اور منفی الیکٹروڈ پر ہوتے ہیں۔ چونکہ زنک کو منفی الیکٹروڈ پر چارج کے دوران الیکٹروپلیٹ کیا جاتا ہے اس لیے اس نظام کو ہائبرڈ فلو بیٹری کے طور پر درجہ بند کیا جاتا ہے۔ زنک-برومین اور زنک-کلورین ریڈوکس فلو بیٹریوں کے برعکس، ہیلوجن گیسوں کو تحلیل کرنے کے لیے کسی سنکشیپن ڈیوائس کی ضرورت نہیں ہے۔ زنک سیریم سسٹم میں استعمال ہونے والے ریجینٹ ونیڈیم فلو بیٹری میں استعمال ہونے والے ریجینٹ کے مقابلے میں کافی کم مہنگے ہوتے ہیں۔ آبی ذرائع ابلاغ میں زنک اور سیریم ریڈوکس دونوں تعاملات کی اعلی معیاری الیکٹروڈ صلاحیت کی وجہ سے، اوپن سرکٹ سیل وولٹیج 2.43 وی تک زیادہ ہے۔ دیگر مجوزہ ریچارج ایبل آبی بہاؤ بیٹری نظاموں میں، اس نظام میں سب سے بڑا سیل وولٹیج ہے اور فی الیکٹروڈ ایریا میں اس کی طاقت کی کثافت صرف ایچ 2-بی آر 2 بہاؤ بیٹری کے بعد دوسرے نمبر پر ہے۔ میتھانیسلفونک ایسڈ کو معاون الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ یہ زنک اور سیریم دونوں کی اعلی ارتکاز کی اجازت دیتا ہے۔ متعلقہ میتھانیسلفونٹس کی گھلنشیلتا Zn کے لیے 2.1 M، Ce (III) کے لیے 2.4 M اور Ce (IV) کے لیے 1.1 M تک ہے۔ میتھینسلفونک ایسڈ خاص طور پر صنعتی الیکٹرو کیمیکل ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے اور اسے دیگر معاون الیکٹرولائٹس کا سبز متبادل سمجھا جاتا ہے۔ Zn-CE فلو بیٹری اب بھی ترقی کے ابتدائی مراحل میں ہے۔ اہم تکنیکی چیلنج منفی الیکٹروڈ پر ناکارہ اور خود خارج ہونے والے مادہ (ہائیڈروجن ارتقاء کے ذریعے Zn کٹاؤ) کا کنٹرول ہے۔ تجارتی لحاظ سے، مہنگے پی ٹی-ٹی الیکٹروڈ کی ضرورت دیگر آر ایف بی کے مقابلے میں نظام کی سرمایہ جاتی لاگت میں اضافہ کرتی ہے۔ سیل کیمسٹری منفی الیکٹروڈ (انوڈ) میں، زنک کو برقی پوش کیا جاتا ہے اور بالترتیب چارج اور خارج ہونے کے دوران کاربن پولیمر الیکٹروڈ پر چھین لیا جاتا ہے۔ Zn2 + (aq) + 2e − Zn (s) (− 0.76 V بمقابلہ SHE) مثبت الیکٹروڈ (کیتھوڈ) (ٹائٹینیم پر مبنی مواد یا کاربن فیلڈ الیکٹروڈ) پر، Ce (III) آکسیکرن اور Ce (IV) میں کمی بالترتیب چارج اور خارج ہونے والے مادہ کے دوران ہوتی ہے۔ Ce4 + (aq) −e − Ce3 + (aq) (ca. + 1.44 V بمقابلہ SHE) بڑے سیل وولٹیج کی وجہ سے، ہائیڈروجن (0 V بمقابلہ SHE) اور آکسیجن (+ 1.23 V بمقابلہ SHE) نظریاتی طور پر بیٹری آپریشن کے دوران ضمنی رد عمل کے طور پر تیار ہو سکتے ہیں (خاص طور پر چارج کرنے پر)۔ مثبت الیکٹرولائٹ سیریم (III) میتھانیسلفونائٹ کا حل ہے۔ تاریخ اور ترقی زنک سیریم ریڈوکس فلو بیٹری کی تجویز سب سے پہلے کلارک اور ساتھی کارکنوں نے 2004 میں پیش کی تھی، جو پلورین انکارپوریٹڈ (یوکے) کی بنیادی ٹیکنالوجی رہی ہے۔ 2008 میں، پلورین انکارپوریٹڈ کو لیکویڈیٹی بحران کا سامنا کرنا پڑا اور 2010 میں لیکویڈیشن کے تحت تھا اور کمپنی کو باضابطہ طور پر 2012 میں تحلیل کر دیا گیا تھا۔ تاہم، پلورین انکارپوریٹڈ کے ابتدائی پیٹنٹ میں بیان کردہ تجرباتی حالات اور چارج خارج کرنے کی کارکردگی کی معلومات محدود ہیں۔ 2010 کی دہائی سے، ساؤتھمپٹن اور اسٹراتھکلائڈ یونیورسٹیوں کے محققین نے زنک سیریم ریڈوکس فلو بیٹری کی برقی کیمیائی خصوصیات اور خصوصیت کی نشاندہی کی ہے۔ 50 mA cm−2 پر چارج/ڈسچارج سائیکلوں کے دوران، زنک سیریم ریڈوکس فلو بیٹری کی کولومبیک اور وولٹیج کی استعداد بالترتیب 92 اور 68 فیصد بتائی گئی۔ 2011 میں کاربن کے کمپریسڈ ٹکڑوں کا استعمال کرتے ہوئے کم تیزاب کے ارتکاز والے الیکٹرولائٹ پر مبنی ایک بے جھلی (غیر منقسم) زنک-سیریم نظام تجویز کیا گیا تھا۔ خارج ہونے والے سیل وولٹیج اور توانائی کی کارکردگی بالترتیب تقریبا 2.1 V اور 75 فیصد بتائی گئی۔ اس طرح کی غیر منقسم ترتیب (واحد الیکٹرولائٹ ڈبے) کے ساتھ، سیریم اور ایسڈ کی کم مقدار میں خود خارج ہونے والا مادہ نسبتا سست تھا۔ زنک سیریم ریڈوکس فلو بیٹری کی بڑی تنصیب گلینروتھس، اسکاٹ لینڈ میں> 2 کلو واٹ کی جانچ کی سہولت تھی، جسے پلورین انکارپوریٹڈ نے نصب کیا تھا۔ مثبت نصف خلیے کے لیے مکسڈ ایسڈ الیکٹرولائٹس کے استعمال کی تحقیق اسٹیٹ کلیدی لیبارٹری آف ریئر ارتھ ریسورس یوٹیلائزیشن اور جیانگسی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی، چین میں سیریم ریڈوکس رد عمل کی حرکیات کو بڑھانے کے لیے کی گئی ہے۔ پلاٹینم-اریڈیم کوٹنگز نے بیٹری کے لیے مثبت الیکٹروڈ کے طور پر بہترین کارکردگی دکھائی ہے، جبکہ پلاٹینم الیکٹروڈ سے کم مہنگی ہے۔ نظام کے چارج خارج ہونے کو ابتدائی طور پر نقل کیا گیا ہے۔ مخلوط ایسڈ پر تحقیق جاری ہے اور یہ دکھایا گیا ہے کہ ہائیڈروکلورک ایسڈ کی کم مقدار سیریم رد عمل کے برقی کیمیائی ردعمل کو بہتر بنا سکتی ہے، جبکہ نائٹرک ایسڈ کے اضافے کے منفی نتائج برآمد ہوئے۔ مثبت الیکٹروڈ کے طور پر درجہ بند سوراخ دار کاربن نے لیبارٹری پیمانے کے تجربات میں محسوس ہونے والے کاربن سے بہتر کارکردگی حاصل کی ہے۔ منفی الیکٹروڈ پر زنک الیکٹرو ڈیپوزیشن کا مطالعہ ہل سیل کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا ہے۔ کاربن کاغذ کا مثبت الیکٹروڈ کے متبادل مواد کے طور پر بھی مطالعہ کیا گیا ہے۔ گرافین آکسائڈ-گرافائٹ مرکبات نے مثبت الیکٹرولائٹ میں سیریم کے رد عمل کے لیے ایک بہتر اتپریرک الیکٹروڈ مواد کے طور پر کچھ امید ظاہر کی ہے۔ اسی طرح کا سیریم لیڈ آر ایف بی تجویز کیا گیا ہے۔ انڈیئم میں ترمیم شدہ الیکٹروڈ کو روایتی گرافائٹائزڈ کاربن کے متبادل کے طور پر منفی الیکٹروڈ کے طور پر تجویز کیا گیا ہے۔ Zn-CE نظام نے اس تیزاب کے استعمال کو دیگر بہاؤ والی بیٹریوں میں سلفورک تیزاب کے بہتر متبادل کے طور پر متعارف کرایا ہے۔ Zn-CE یونٹ فلو سیل کے لیے سیل پوٹینشیل اور کرنٹ ڈینسٹی کے درمیان تعلق کا تخمینہ لگایا گیا ہے۔ اس سے بیٹری وولٹیج کے تھرموڈینامک، کینیٹک اور اوہمک اجزاء کی شراکت کو معقول بنانے اور انٹر الیکٹروڈ گیپ میں اضافے کے اثر کا اندازہ لگانے کی اجازت ملی۔ Zn-CE بیٹری کی ترقی کے ساتھ ساتھ صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے سیریم کے تبادلے کی الیکٹرو کیمیکل ٹیکنالوجی کا جائزہ لیا گیا ہے، جس میں توانائی کا ذخیرہ، جوہری صفائی، بالواسطہ نامیاتی ترکیب، خطرناک نامیاتی اشیاء کی تباہی اور گیس کی صفائی شامل ہے۔ مزید دیکھیں انرجی اسٹوریج لوڈ بیلنسنگ فلو بیٹری ریچارج ایبل بیٹری (بجلی) الیکٹرو کیمیکل سیل بیٹری کی اقسام کی فہرست حوالہ جات بیرونی روابط یونیورسٹی آف ساؤتھمپٹن ریسرچ پروجیکٹ: زنک سیریم ریڈوکس فلو سیل بیٹریاں یو ایس ڈیپارٹمنٹ آف انرجی کے فلو سیل برائے انرجی اسٹوریج ورکشاپ بیٹری کی اقسام فلو بیٹریاں سیریم