Study, development and testing of innovative electrolytes for redox flow batteries

Durante questo dottorato è stata condotta una serie di studi incentrati sull’esplorazione di nuovi approcci per la risoluzione di alcune delle più tipiche problematiche delle batterie a flusso. Le attività di ricerca sono state indirizzate verso lo sviluppo di fluidi elettroattivi innovativi, rivolgendo una particolare attenzione allo studio di nuovi sistemi più performanti dal punto di vista della densità e dell'efficienza energetica, della stabilità e della riduzione dell'aggressività nei confronti delle altre componenti della batteria. Per la preparazione degli elettroliti oggetto dello studio, in ambiente sia acquoso che non acquoso, sono stati adottati due approcci principali: l’utilizzo di liquidi ionici come mezzo per modulare le caratteristiche di solubilità delle specie redox, e l’impiego di specifici agenti complessanti per incrementare la stabilità degli elettroliti. I risultati ottenuti da questo progetto di dottorato hanno certamente contribuito a confermare l’applicabilità dei nuovi approcci studiati come validi strumenti per il miglioramento delle prestazioni di elettroliti per batterie a flusso (sia acquosi che non acquosi) in termini sia di densità energetica che di stabilità. I metodi qui proposti possono quindi rappresentare un primo promettente passo verso la soluzione di alcune delle più importanti criticità delle batterie a flusso. During this PhD thesis a series of studies focused on the investigation and on the improvement of RFBs issues have been carried on. The research activities have been centered on the development of innovative redox-active fluids, with a particular attention on the study of novel approaches for the realization of systems characterized by improved energy density, efficiency, stability and a reduced aggressiveness toward the other battery components. Two main approaches have been followed for the preparation and the testing of innovative electrolyte systems, both in aqueous and in non-aqueous environments: the use of ionic liquid as a mean to tune the solubility properties of the redox active compounds, and the adoption of specific complexing agents for the enhancement of the electrolyte stability. The results obtained from of this PhD project have certainly contributed to assess the applicability of the investigated novel approaches for the realization of aqueous and non-aqueous RFB electrolytes with enhanced energy density and stability characteristics. The promising methods here proposed could therefore represent a first valuable step towards the solution of some of the most typical issues and limitations of redox flow battery technologies.