Side 8

n KEMITEKNIK Figur 4. (a): Et redox flow-batteri med 2,7-AQDS som anodemateriale og ferrocyanid som katodemateriale. Figuren viser afladningsmekanismen af batteriet, hvilket betyder oxidation af den negative side og reduktion af den positive side; (b): En elektrolysecelle med 6 molar (6 M) kaliumhydroxid (KOH) som både anodemateriale og katodemateriale. Ofte benyttes der derfor kun en elektrolyttank, da begge sider indeholder det samme. Ved anoden produceres der oxygen, mens der ved katoden produceres hydrogen; (c): En illustration af et hydridsystem, som både indeholder elektrolyse og et flowbatteri. Figuren viser afladningsmekanismen af batteriet (se beskrivelse figurtekst 4a). Den røde stjerne er oxideret form af redox-mediatorer og den grønne cirkel er den reduceret form af redox-mediatorer. Den blå femkant er den oxideret form af den positive side og den mørkegrønne firkant er den reduceret form af den positive side. tive side er der blevet undersøgt adskil- lelige organiske molekyler, mens der på den positive side ofte anvendes det uorganiske metalkompleks ferrocyanid (M x Fe(CN) 6 ) med monovalente metaller (M = Li + , Na + , K + , NH4 + ). Valget af fer- rocyanid er baseret på dets høje opløse - lighed og fremragende stabilitet, mens der endnu ikke er fundet et organisk molekyle med tilsvarende stabilitet som et alternativ. I vores forskning har vi arbejdet med et redox flow-batteri med anthraquinon­ en AQDS (2,7-anthraquinondisulfo - nat) som anodemateriale (se kemisk struktur i figur 3b, side 7) og ferrocya - nid som katodemateriale (se kemisk struktur i figur 3a, side 7). Batteriet er illustreret i figur 4a. Præstationen af dette system i forhold til cellepotentiale og energi- og effekttæthed er lavere end kommercielle state-of-the-art vanadium flowbatterier [6,7]. Dog kan materia - lerne i dette system produceres meget billigt på stor skala og deres egenska- ber er meget mere fleksible. Hydridsystem af flowbatterier og medieret/afkoblet hydrogenudvikling Et af vores igangværende projekter indebærer udviklingen af et koncept for energilagring og -konvertering, hvor elektrolyse og batterilagring integreres i en simpel hydridteknologi. Dette kon- cept er særlig interessant, da man kan reducere omkostningerne af systemet signifikant ved at kombinere de to tek - nologier. En illustration af konceptet er vist i figur 4c. Når der er overskydende vedvarende energi, kan den bruges til at oplade batteriet ved at reducere det vandopløselige metalkompleks (redox- mediator) ved anoden og oxidere ferro- cyanid til ferricyanid ved katoden. Hvis man ønsker, at hydridsystemet udelukkende skal fungere som et redox flowbatteri, kan batteriet aflades ved at oxidere den negative side og reducere den positive side. Ønsker man derimod at producere hydrogen, så pumpes den reducerede redox-mediator ind i en packed-bed-reaktor, der indeholder en HER-katalysator. Denne katalysator fremmer reaktionen mellem redox- mediatoren og vand, hvilket resulterer i dannelsen af hydrogen (medieret hydrogenudvikling). På den positive side fungerer ferro- cyanid som en elektrondonor, indtil alt er oxideret. Derefter finder den konkur - rerende OER-reaktion sted ved hjælp af en OER-katalysator. Den overordnede reaktion er derfor vandelektrolyse, hvor hydrogen og oxygen udledes gennem de to reaktorer. Den ”grønne” hydrogen kan herefter benyttes til at producere kemikalier, gødning, brændsel, osv. Finansiering Den igangværende forskning er finan - sieret af projekterne DualFlow (Ho - rizon Europe - European Innovation Council - Horizon-EIC-2021-Pathfin - derchallenges-01-04 - Bevillingsnum - mer:101070788), HeySYS (Danmarks Frie Forskningsfond - Forsknings- rådet for Teknologi & Produktion - Bevillingsnummer:1127-00068B) og ReZilient (Horizon Europe - European Innovation Council - (Horizon Europe, European Innovation Council - Horizon- EIC-2021-Pathfinderchallenges-01-04 - Bevillingsnummer:101115535). E-mail: Albert Otto Erich Hohn: albert.hohn@bce.au.dk Anders Bentien: bentien@bce.au.dk Kilder 1. Energy Mix. H. Ritchie and P. Rosado. Our World in Data (2020), sidst besøgt 28/11/23. URL: https://ourworldindata.org/energy-mix. 2. Addressing the terawatt challenge: Scalability in the supply of chemical elements for renewable energy. PCK. Vesborg and TF. Jaramillo. RSC Publishing (2012). 3. Carbon felt based electrode for energy and environmental applications: A review. TXH. Le, M. Bechelany, and M. Cretin. Carbon (2017). 4. Decoupled Electrochemical Water Splitting: From Fundamentals to Applications. PJ. McHugh, AD. Stergiou, and MD. Symes. Advanced Energy Materials (2020). 5. Hydrogen production from water electrolysis: Role of catalysts . S. Wang, A. Lu, and CJ. Zhong, Nano Convergence (2021). 6. Organic Redox Species in Aqueous Flow Batteries: Redox Potentials, Chemical Stability and Solubility. K. Wedege, E. Drazevic, D. Konya, and A. Bentien, Nature Energy (2016). 7. Understanding Aqueous Organic Redox Flow Batteries: A Guided Experimental Tour from Components Characterization to Final Assembly . JA. Pascual, IS. Sanchez, et.al. Batteries (2022). 8. Recent Progress in Organic Species for Redox Flow Batteries. Z. Li, T. Jiang, et.al. Energy Storage Materials (2022) 8 Dansk Kemi, 105, nr. 1, 2024 -

Side 9

FØDEVAREKEMI n Foto: Angel Sinigersky, Unsplash. Vandaktivitet i frosne fødevarer under faseomdannelse Vandaktivitet i frosne fødevarer udtrykkes relativt til vandaktiviteten af underafkølet vand ved samme temperatur og ikke relativt til vandaktiviteten af is, som ellers er vands stabile form. Det leder til et tilsyneladende paradoks for vandaktiviteten under udkrystallisation af is. Begrebet vandaktivitet bliver brugt upræcist i fødevarekemien, men Gibbs faselov hjælper med til at afklare begreberne. Af Leif Skibsted, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet Vand er den vigtigste enkeltkomponent i de fleste fødevarer, og vands egenskaber er afgørende for forarbejdning og kon- servering af fødevarer. I vandige opløs- ninger afviger den målte vand­aktivitet fra, hvad der forventes for ideale opløs- ninger på grund af binding af vand til opløste molekyler. Vand­aktivitet giver derfor en bedre beskrivelse af vands indflydelse på kemiske ligevægte og om - dannelser af betydning for fødevarens holdbarhed ved forskellige temperaturer end vands koncentration [1]. Vandaktivi - tet måles normalt som forholdet mellem - Dansk Kemi, 105, nr. 1, 2024 9

    ...