全釩氧化還原液流電池電極材料的改性及電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、全釩氧化還原液流電池是由澳大利亞New South Wales大學(xué)的M Kazacos于1984年提出。釩電池是利用電解液中不同價(jià)態(tài)釩離子相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電流,電極本身不發(fā)生反應(yīng),只為反應(yīng)提供場(chǎng)所,且使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、操作簡(jiǎn)單。因此,釩氧化還原液流電池引起了研究者們的普遍關(guān)注。
　　本文主要以釩電池電堆各組成部件為研究對(duì)象,著重研究了釩電池的電極材料,釩電池電解液的穩(wěn)定性以及釩電池電堆各部件的設(shè)計(jì)及組裝。釩電池的電極基體材料采用的

2、是2000℃下制備的聚丙烯腈基碳?xì)?通過(guò)酸熱綜合處理及金屬離子處理對(duì)其進(jìn)行改性,然后由循環(huán)伏安、極化曲線(xiàn)、SEM測(cè)試等對(duì)改性后的碳?xì)植牧线M(jìn)行表征。電解液的制備方法有化學(xué)合成法和電解法,本文采用電解法制備釩電池的電解液,然后加入檸檬酸鉀、硫酸銨、硝酸鈷、四氯化錫等穩(wěn)定劑,放置一段時(shí)間后,測(cè)試電解液的穩(wěn)定性能。
　　經(jīng)過(guò)350℃、450℃、550℃保溫2h后鹽酸、硝酸、硫酸依次處理不同時(shí)間后的碳?xì)植牧吓c未處理的碳?xì)植牧舷啾?電化學(xué)性能

3、都有明顯的提高,耐腐蝕性能也得到明顯的改善,其中,經(jīng)過(guò)550℃保溫2h后鹽酸處理2h后的碳?xì)蛛姌O的電化學(xué)性能最好,適合用作釩電池的電極材料。
　　經(jīng)過(guò)紅外分析得出,酸熱綜合處理主要增加的是碳?xì)直砻娴?OH、C=O官能團(tuán)的含量,同時(shí)使醇和醚的含量減少,也可以說(shuō)是增加碳?xì)直砻?COOH的含量,從而改善了碳?xì)值碾娀瘜W(xué)性能。
　　經(jīng)過(guò)不同濃度硝酸鎳溶液處理24h后的碳?xì)植牧系碾娀瘜W(xué)性能有明顯的提升,峰值明顯提高。其中,經(jīng)過(guò)2mol/

4、L的硝酸鎳溶液處理后的電極材料的電化學(xué)性能最好,適合用作釩電池的電極材料。
　　電解法制備的釩電池電解液可以得到高濃度的釩電池電解液,加入檸檬酸鈉、硫酸銨、硝酸鈷、四氯化錫等穩(wěn)定劑后,研究發(fā)現(xiàn),加入檸檬酸鈉和硝酸鈷后,釩電池電解液的穩(wěn)定性與未加入添加劑的電解液相差不大。加入四氯化錫后放置一段時(shí)間后的電解液的穩(wěn)定性有明顯的提高。
　　本文設(shè)計(jì)的釩電池電堆由兩個(gè)半電池組成,一個(gè)是正半電池,另一個(gè)是負(fù)半電池,兩個(gè)半電池的各部件是相