Traducción al inglés de ingeniería química.

Potencial de oxidación-reducción, cinética de reacción y disolución del sulfato de cerio Ce3+-valente en solución de ácido sulfúrico

Resumen

El trabajo experimental consiste en evaluar la tecnología de batería de flujo redox (RFB) par redox de cerio+/Ce3+ en el electrolito de ácido sulfúrico utilizado. La solubilidad del sulfato de cerio en ácido sulfúrico 0,1-4,0 M se estudió a 20-60°C. Se observó un efecto sinérgico de la concentración de ácido sulfúrico y la temperatura sobre la solubilidad del sulfato de cerio. Los aumentos en la concentración de ácido sulfúrico y la temperatura redujeron significativamente la solubilidad del sulfato de cerio, y la solubilidad del sulfato de cerio se estudió a 40 °C en las mismas condiciones de potencial redox y cinética de reacción redox de óxido de cerio/óxido de cerio. El potencial redox se midió a partir de una solución electrolítica de ácido sulfúrico de cerio/Ce3+ con valencia equimolar (es decir, [Ce3+] = [Ce3+]) de un electrodo redox sintetizado (Pt-Ag/AgCl). El potencial redox de los iones Ce3+/Ce4+ disminuye significativamente (es decir, pasa a un valor más negativo) a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico. Los experimentos de voltametría cíclica con un pequeño máximo observado a 40°C confirmaron la lenta cinética electroquímica de la reacción redox Ce3+/cerio (CGES) en una solución de ácido sulfúrico sobre el electrodo de carbón vítreo. Se cree que la correlación observada de la solubilidad, el potencial redox y la cinética de la reacción redox de los iones Ce3+/Ce4+ con la concentración de ácido sulfúrico es el resultado de la complejación desigual de las dos especies redox por los aniones sulfato: los iones cerio son más fuertes que los iones cerio unidos al ácido sulfúrico. ácido. Las condiciones óptimas de concentración de temperatura para el electrolito RFB parecen ser 40 °C y ácido sulfúrico 1 M, donde ambas especies de cerio tienen una solubilidad relativamente buena, se encuentra un potencial redox máximo y el CGE S tiene una estabilidad más o menos satisfactoria. Aun así, la solubilidad relativamente baja de las sales de cerio en medios de ácido sulfúrico y la cinética redox de los iones Ce3+/Ce4+ de las reacciones del carbono sugieren que los iones Ce3+/Ce4+ pueden no ser adecuados para su uso en la tecnología RFB.

Palabras clave

Batería de flujo redox; ácido sulfúrico; solubilidad de cerio y sulfato de cerio; electrodo de vidrio de carbono cíclico;