【摘要】：全釩氧化還原流體電池(VRB)是一種適用于大型靜態(tài)儲(chǔ)能的電化學(xué)裝置,其具有儲(chǔ)能容量和功率易調(diào)節(jié),循環(huán)壽命長,循環(huán)效率高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。最重要的是它的正負(fù)電解液采用單一金屬離子,避免交叉污染。然而,VRB的實(shí)際應(yīng)用仍然存在很多問題。VRB的發(fā)展主要受到三種關(guān)鍵材料影響,包括電極、隔膜和電解液。關(guān)于這三種關(guān)鍵材料性能的提升,電極方面我們應(yīng)該選擇合適的電極材料來提高電極的電化學(xué)反應(yīng)活動(dòng),或者對已有電極材料進(jìn)行改性；隔膜方面我們應(yīng)該改善膜材料的選擇性滲透性和延長循環(huán)壽命：電解液方面我們應(yīng)該找到一個(gè)最經(jīng)濟(jì)和有效的方法來提高電解液的穩(wěn)定性。這些研究能夠提高VRB的能量密度和效率,加快其商業(yè)化進(jìn)程。本文首先研究了V(Ⅲ)/V(Ⅳ)混合電解液制備和表征。選用V2O3與V2O5為原料(摩爾比1：1),加熱溶解在4.5 M硫酸溶液中,獲得VOSO4溶液；然后通過電解得到摩爾比1：1的V(Ⅲ)和V(Ⅳ)溶液,即V3.5+電解液；并采用滴定法、紫外-可見分光光度計(jì)測試和循環(huán)伏安測試表征制備的電解液。接著分別采用了氮元素?fù)诫s活化法、氧化活化法和釩化合物活化法對石墨氈進(jìn)行了改性處理。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過明膠活化的石墨氈具有良好的電化學(xué)活性,而氨水則并沒有明顯的活化效果；氧化法處理的石墨氈在V(Ⅳ)/V(Ⅴ))電對上表現(xiàn)出良好的電化學(xué)活性；而釩化合物法處理的石墨氈在V(Ⅳ)/V(Ⅴ)電對和V(Ⅱ)/V(Ⅲ)電對上均表現(xiàn)出良好的電化學(xué)活性,尤其是V(Ⅱ)/V(Ⅲ)電對的表現(xiàn)。不僅如此,改性石墨氈的電化學(xué)活性隨著釩化合物溶液濃度的增加而增加,與溶液溫度的改變無關(guān)。最后考察釩電池充放電性能,將V(Ⅲ)/V(Ⅳ)混合電解液用于釩電池中,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過多次循環(huán)以后,電池的庫倫效率和電壓效率有所下降。改變釩電池充放電電流密度發(fā)現(xiàn),隨著電流密度的增加,電池的庫倫效率逐漸增加,電壓效率逐漸減小,能量效率則是先增加后減小。因此在電流密度28 mA/cm2(電流700 mA)的恒流充放電下,電池的庫侖效率為85.92%,電壓效率為94.66%,能量效率為80.93%,相對來說是電池最佳的性能狀態(tài)。最后研究了不同電極對釩電池性能的影響,發(fā)現(xiàn)使用檸檬酸和V2O5溶液活化過的石墨氈,電池庫倫效率有所提高,電壓效率下降明顯,能量效率也有所下降。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2525783