液流電池因其具有可深度充放電、可模塊化調(diào)控、不受地理環(huán)境限制等優(yōu)點(diǎn),已成為大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域中備受重視的儲(chǔ)能器件。主要應(yīng)用場景為調(diào)控電網(wǎng)、平滑非穩(wěn)態(tài)可再生能源的電能輸出、離島式電網(wǎng)的構(gòu)建等。其中,鋅/溴液流電池因其原材料易得與能量密度大等特點(diǎn),具有很好的應(yīng)用前景。但現(xiàn)階段因電極嚴(yán)重極化問題,造成電池能量效率低,開發(fā)新型高催化活性的正極催化材料是解決此問題的一個(gè)方法。本論文針對鋅溴液流電池中正極極化問題,開發(fā)新型電極材料,增加溴電極的催化活性,提高電池性能。通過使用不同維度的二氧化硅模板,開發(fā)出二維與三維氮摻雜有序介孔碳電催化劑。并通過多種現(xiàn)代物理化學(xué)表征手段:透射電子顯微鏡、X-射線粉末衍射、拉曼光譜、氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)、X-射線光電子能譜等;結(jié)合電化學(xué)測試方法:循環(huán)伏安法、線性掃描伏安法、電極動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析、電化學(xué)阻抗譜等,構(gòu)建材料的“構(gòu)-效”關(guān)系。并用于鋅溴液流電池單電池測試中,得出材料的電池?cái)?shù)據(jù)。首先,通過對模板劑的選擇,合成二維與三維有序介孔二氧化硅模板。之后使用不同維度的二氧化硅模板,通過納米澆鑄法,得到不同維度的氮摻雜有序介孔碳。通過表征發(fā)現(xiàn),與三維氮摻雜有序介孔碳相比,二維氮摻雜... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種儲(chǔ)能器件功率-放電時(shí)間及應(yīng)用場景[19]

圖 1-2 液流電池結(jié)構(gòu)示意圖[25]Fig. 1-2 Schematic structure of a flow battery可供液流電池使用的電對種類眾多[26]，其中較為重要的是全釩液流電池中VO2+/VO2與 V3+/V2+電對[27-34]，鋅/溴液流電池中 Br-/Br2與 Zn2+/Zn 電對[35-44]，多硫化鈉/溴液流電池中的 Br-/Br2與Sx2/Sx 12電對[45,46]，鐵/鉻液流電池中 Fe2+/Fe3+與 Cr2+/Cr3+電對[47-49]。其余被研究的電池體系還有 V2+/V3+與 Br-/ClBr2-[50-55]，Ce4+/Ce3+與 V2+/V3+[56]，Ce4+/Ce3+與 Zn2+/Zn[57,58]，F(xiàn)e3+/Fe2+與 Br2/Br-[59]，Mn2+/Mn3+與 Br2/Br-[60]，Mn2+/Mn3+與Cu2+/Cu[61]，F(xiàn)e3+/Fe2+與 Ti2+/Ti4+[62]，Cu+/Cu2+與 Cu+/Cu 全銅液流電池[63]等。圖 1-3 為不同氧化還原電對的的電位分布，圖中電極電勢參考標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)氫電極，其中氫逸出電位為氫逸出反應(yīng)在碳電極上的過電位。

1-3 各種在液流電池中研究較多的氧化還原電對，相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位分布，其中，氫逸出電位為在碳電極上的過電位[18]Fig. 1-3 Standard potentials (vs. Standard Hydrogen Electrode) of studied redox couples,cept the hydrogen evolution reaction (HER) potential, which is the overpotential on carbonelectrodes近年來，有機(jī)體系液流電池也引起人們的關(guān)注[64,65]，主要的類型有醌體系液流電池7]，紫精體系液流電池[68-72]，咯嗪體系液流電池[73]，以及其他體系[74-76]，有機(jī)體系液電池通過調(diào)控電解液中電活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，電解液 pH 等來調(diào)控輸出電壓，容量密度電池參數(shù)，但是由于有機(jī)電解質(zhì)不穩(wěn)定，副反應(yīng)較多，現(xiàn)階段仍處于基礎(chǔ)研究階段。 1-4 展示近年來有機(jī)體系中一些電對在 pH 為 13 時(shí)的電極電勢[77]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]美國ZBB能源公司的鋅/溴液流儲(chǔ)能系統(tǒng)[J]. 賈旭平.  電源技術(shù). 2011(05)



本文編號(hào)：2914784