釩液流電池正極電解液及電極改性研究.pdf

1、全釩氧化還原液流電池(VRFB)與其它儲能電池相比具有成本低，響應(yīng)快速，使用壽命長，以及可深度充放電等特點，是現(xiàn)在最具應(yīng)用前景的大型儲能系統(tǒng)之一，從而受到了廣泛關(guān)注。但是，電池所用的石墨氈電極電化學(xué)活性低以及釩電解液低的能量密度都影響著釩電池的性能，制約了其更廣泛的應(yīng)用。本文圍繞釩電解液的制備、改性，石墨氈的改性以及如何提高電池的能量密度展開研究，具體內(nèi)容如下:
　　將硫酸和五氧化二釩混合加熱至110℃，以廉價環(huán)保的甘油和葡萄糖為

2、還原劑，通過化學(xué)還原法制備的釩電池V(Ⅳ)電解液，其性能與電解法制備的電解液相媲美。粘度測試表明，由化學(xué)法制備和電解法制備的2.0 M V(Ⅳ)/3 M H2SO4溶液運動粘度均在5.1～5.3 mm2 s-1之間;熱穩(wěn)定性測試發(fā)現(xiàn)，化學(xué)法制備的V(Ⅳ)電解液再電解所得的V(Ⅴ)溶液熱穩(wěn)定電解法制備的更好;循環(huán)伏安測試和單電池充放電測試對比得到，兩種方法制備的電解液均有較好的電化學(xué)活性，具有很好的實用價值。
　　采用陰離子表面活性

3、劑:十二烷基醚硫酸鈉(SLES)和十二烷基醚硫酸銨(ALES)，作為釩電池正極電解液添加劑，研究了添加劑對電解液電導(dǎo)率、粘度以及電化學(xué)性能的影響。添加SLES和ALES均能提高電解電導(dǎo)率和和粘度;SLES的加入顯著地延緩了電解液V(Ⅴ)離子的沉淀，而ALES加速了V(Ⅴ)離子的沉淀;循環(huán)伏安測試和充放電測試表明，添加SLES可以改善電極反應(yīng)的可逆性，提高電池的容量和能量效率。60 mA cm-2電流密度下，電池能量效率由空白的76.2％

4、提高至79.4％。
　　將Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅲ)引入到釩電池正極電解液，得到了V/Mn混合液流電池。從運動粘度，電導(dǎo)率以及循環(huán)伏安測試分析了不同濃度的硫酸作為支持電解質(zhì)對電解液的性能的影響，分析結(jié)果表明，當硫酸濃度為4M時，電解液達到最優(yōu)性能，并以此濃度作為電池測試的支持電解質(zhì)的濃度。測試結(jié)果表明，以V/Mn混合溶液為電解液的電池效率穩(wěn)定，能量效率保持在80％，容量略低于全釩體系，但放電能量高于全釩體系。電解質(zhì)總濃度為1.2 M時

5、，V/Mn混合體系的首次放電能量密度為20.8 Wh L-1，比全釩體系的16.7 Wh L-1提高了25.6％;平均放電能量密度為18.8 Wh L-1，比全釩體系的15.4 Wh L-1提高了22.1％。
　　采用經(jīng)濟環(huán)保高效的Fenton試劑羥基化改性釩電池石墨氈電極。研究了H2O2的含量對石墨氈表面結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響。掃描電鏡結(jié)果顯示碳纖維表面刻蝕程度隨H2O2含量的增加而增大;紅外光譜和X-射線電子能譜表明羥基官能