采用浸漬和碳化的方法將液流電池碳纖維紙電極與多壁碳納米管（MWCNT）復(fù)合,制備了復(fù)合電極材料。通過循環(huán)伏安（CV）、交流阻抗（EIS）、單電池測試、掃描電子顯微技術(shù)（SEM）、電子能譜分析技術(shù)（XPS）、比表面積分析技術(shù)（BET）等手段對復(fù)合電極進(jìn)行了測試和電化學(xué)性能表征分析。結(jié)果表明,同未改性電極相比復(fù)合電極中碳纖維和MWCNT之間的結(jié)合力強(qiáng),電極親水性從疏水變成親水;電阻率從12.5Ω·cm²下降到0.74Ω·cm²;比表面積從2 m²/g增加到99 m²/g。改性后的復(fù)合電極電化學(xué)反應(yīng)活性高、循環(huán)性能好、電子遷移速度快,多壁碳納米管在電極表面形成了納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增大了電解液中活性物質(zhì)與電極的反應(yīng)面積,同時也降低了電池的內(nèi)阻,增加了傳質(zhì)速度。對組裝的單電池在電流密度為100～400 mA/cm²進(jìn)行充放電測試,發(fā)現(xiàn)能量效率在200 mA/cm²的充放電電流下保持在80%以上,功率密度可以達(dá)603.32 mW/cm²。本研究有助于推... 

【文章來源】：儲能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(03)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

CP和CP/MWCNT復(fù)合電極SEM形貌及XPS對比：(a)CP;(b)和(c)CP/MWCNT復(fù)合電極；(d)XPS O1s峰對比

圖2對比了CP電極和CP/MWCNT復(fù)合電極與水的接觸角，從圖1(a)可以看出，CP與水的接觸角為146°表現(xiàn)為疏水，圖1(b)可以看出CP/MWCNT復(fù)合電極與水的接觸角為0°，表現(xiàn)出好的親水性。經(jīng)過MWCNT修飾的碳纖維電極表面形成納米結(jié)構(gòu)的微孔，由于表面存在含氧基團(tuán)，導(dǎo)致其表現(xiàn)出很好的親水性。在實際的電化學(xué)反應(yīng)中，電解液能以更快的速度到達(dá)纖維電極表面，加快電池電化學(xué)反應(yīng)速率。2.3 循環(huán)伏安分析

圖3為CP電極和CP/MWCNT復(fù)合電極在1 mol/L VOSO4溶液中的循環(huán)伏安曲線，掃描速度為5 mV/s，掃描范圍為0～1.4 V，碳紙的工作面積為1 cm2，掃描起始電位為1.4 V，掃描方向由1.4 V向負(fù)向掃描到0，再由0向正向掃描。由圖3和表2可知CP/MWCNT碳纖維紙電極氧化峰電位值為0.97 V比CP電極的氧化峰低（1.17 V），還原峰電位值為0.91 V比CP電極的還原峰高（0.8 V）。CP/MWCNT低的氧化電位和高的還原電位表明其極化較小，電極具有高的電化學(xué)反應(yīng)活性。CP/MWCNT的氧化峰電流為149 mA，還原峰電流為75 mA,CP電極的氧化峰電流為107 mA，還原峰電流60 mA。峰電流強(qiáng)度代表電極的催化活性的高低和反應(yīng)速率，CP/MWCNT復(fù)合電極有更高的峰電流，說明其電極有更高的反應(yīng)活性和更快的反應(yīng)速率。2.4 交流阻抗分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液流電池技術(shù)的最新進(jìn)展[J]. 謝聰鑫,鄭瓊,李先鋒,張華民.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2017(05)
[2]不同體積比混酸處理活性炭對VO2+/VO2+活性的影響[J]. 朱雪婧,陳金偉,王瑞林,王剛,張潔,劉雙任.  西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(03)
[3]全釩液流電池用碳納米管-石墨復(fù)合電極的研究[J]. 黃可龍,陳若媛,劉素琴,史小虎,張慶華.  無機(jī)材料學(xué)報. 2010(06)



本文編號：3066284