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1. WO2020108787 - AQUEOUS ELECTROLYTE, REDOX FLOW BATTERY AND USE THEREOF

Publication Number WO/2020/108787
Publication Date 04.06.2020
International Application No. PCT/EP2019/000323
International Filing Date 27.11.2019
IPC
H01M 8/18 2006.01
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
8Fuel cells; Manufacture thereof
18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
CPC
H01M 8/188
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
8Fuel cells; Manufacture thereof
18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
184Regeneration by electrochemical means
188by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
Applicants
  • FRIEDRICH-SCHILLER-UNIVERSITÄT JENA [DE]/[DE]
Inventors
  • SCHUBERT, Ulrich Sigmar
Agents
  • ACKERMANN, Joachim
Priority Data
10 2018 009 362.029.11.2018DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) WÄSSRIGER ELEKTROLYT, REDOX-FLOW-BATTERIE UND DEREN VERWENDUNG
(EN) AQUEOUS ELECTROLYTE, REDOX FLOW BATTERY AND USE THEREOF
(FR) ÉLECTROLYTE AQUEUX, BATTERIE RÉDOX ET SON UTILISATION
Abstract
(DE)
Beschrieben wird eine wässrige Elektrolytlösung mit einer Temperatur von mindestens 30°C enthaltend eine Verbindung mit mindestens einem redoxaktiven Rest der Formel (I) (X-C5H4) Fe (Y-C5H3-Z) (I), worin X ein Rest der Formel -(CnH2n)-FG oder der Formel -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG oder der Formel -(CnH2n)-Brgp- ist, Y Wasserstoff oder einen Rest der Formel -(CnH2n)-FG oder der Formel -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG bedeutet, Z Wasserstoff ist oder eine kovalente Bindung bedeutet, welche den Rest der Formel (I) mit dem restlichen Molekül verbindet, FG eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus -OH, -NO3, -NO2, - CN, -OR1, -(O-CH2-CH2)o-OR2, -(O-CH2-CH2)o -NR3R4R5+ (Anm-)1/m, -COR2, -COO" (Katm+)1/m, - COOR2, -SO3- (Katm+)1/m, -SO3R2, -S04- (Katm+)1/m, -SO4R2, -PO42- (Katm+)2/ m> -PO4(R2)2, -PO32- (Katm+)2/m, -PO3(R2)2, -NR3R4R5+ (Anm-)1/m, -N+R3R4-CtH2t-S03- oder — NR2-SO2-R3 ist, Brgp eine zweibind ige Brückengruppe ist, welche den Rest der Formel (I) mit dem restlichen Molekül verbindet, Sp -O-, -S-, -SO- oder -S02- ist, R1 C1-C4 Alkyl ist, R2 Wasserstoff oder C1-C4 Alkyl ist, R3, R4 und R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl bedeuten, Kat ein m-wertiges Kation ist, An ein m-wertiges Anion ist, m eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 bedeutet, n eine ganze Zahl zwischen 2 und 4 darstellt, t eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 ist, und o eine ganze Zahl von 1 bis 50, vorzugsweise von 3 bis 20, ist. Der Elektrolyt lässt sich in Redox-Flow-Batterien einsetzen und zeichnet sich durch eine hohe Stabilität der redoxaktiven Verbindungen bei erhöhten Temperaturen aus.
(EN)
The invention relates to an aqueous electrolyte solution with a temperature of at least 30°C containing a compound having at least one redox-active moiety of formula I (X-C5H4) Fe (Y-C5H3-Z) (I), where X is a moiety of formula -(CnH2n)-FG or of formula -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG or of formula -(CnH2n)-Brgp-, Y is hydrogen or a moiety of formula -(CnH2n)-FG or of formula -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG, Z is hydrogen or a covalent bond linking the moiety of formula (I) to the remainder of the molecule, FG is a functional group selected from -OH, -NO3, -NO2, - CN, -OR1, -(O-CH2-CH2)o-OR2, -(O-CH2-CH2)o -NR3R4R5 + (Anm-)1/m, -COR2, -COO" (Katm+)1/m, - COOR2, -SO3- (Katm+)1/m, -SO3R2, -S04 - (Katm+)1/m, -SO4R2, -PO4 2- (Katm+)2/ m> -PO4(R2)2, -PO3 2- (Katm+)2/m, -PO3(R2)2, -NR3R4R5+ (Anm-)1/m, -N+R3R4-CtH2t-S03- or — NR2-SO2-R3, Brgp is a divalent bridging group linking the moiety of formula (I) to the remainder of the molecule, Sp is -O-, -S-, -SO- or -S02-, R1 is C1-C4 alkyl, R2 is hydrogen or C1-C4 alkyl, R3, R4 and R5 are hydrogen or alkyl independently of one another, Kat is an m-valent cation, An is an m-valent anion, m is an integer between 1 and 4, n is an integer between 2 and 4, t is an integer between 2 and 5 and o is an integer from 1 to 50, preferably from 3 to 20. The electrolyte can be used in redox flow batteries and is distinguished by the high stability of the redox-active compounds at increased temperatures.
(FR)
La présente invention concerne une solution électrolytique aqueuse avec une température d'au 30 °C contenant une liaison avec un reste à oxydoréduction active de la formule (I) (X-C5H4) Fe (Y-C5H3-Z) (I), dans laquelle X est un reste de la formule -(CnH2n)-FG ou de la formule -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG ou de la formule -(CnH2n)-Brgp-, Y désigne de l'hydrogène ou un reste de la formule -(CnH2n)-FG ou de la formule -(CnH2n)-Sp-(CnH2n)-FG, Z est de l'hydrogène ou signifie une liaison covalente, qui relie le reste de la formule (I) à la molécule restante, FG est un groupe fonctionnel sélectionné à partir de -OH, -NO3, -NO2, - CN, -OR1, -(O-CH2-CH2)o-OR2, -(O-CH2-CH2)o -NR3R4R5 + (Anm-)1/m, -COR2, -COO" (Katm+)1/m, - COOR2, -SO3- (Katm+)1/m, -SO3R2, -SO4 - (Katm+)1/m, -SO4R2, -PO4 2- (Katm+)2/ m> -PO4(R2)2, -PO3 2- (Katm+)2/m, -PO3(R2)2, -NR3R4R5+ (Anm-)1/m, -N+R3R4-CtH2t-SO3- ou - NR2-SO2-R3, Brgp est un groupe pontant à deux liaisons qui relie le reste de la formule (I) à la molécule restante, Sp -O-, -S-, -SO- ou -SO2-, est un alkyle R1 C1-C4 , R2 est de l'hydrogène ou un alkyle C1-C4, R3, R4 et R5 signifient indépendamment les uns des autres hydrogène ou alkyle, Kat est un cation de valence m, An est un anion de valence m, m est un nombre entier entre 1 et 4, n représente un nombre entier entre 2 et 4, t est un nombre entier entre 2 et 5, et o est un nombre entier de 1 à 50, de préférence de 3 à 20. L'électrolyte peut être mis en œuvre dans des batteries rédox et est caractérisé par une grande stabilité des liaisons à oxydoréduction active à des températures élevées.
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