隨著可再生能源使用比例的日益提高,開發(fā)靈活穩(wěn)定的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)成為研究熱點(diǎn),液流電池有望滿足對(duì)能源高效利用的要求。本文研究開發(fā)了一種新型非水全有機(jī)液流電池體系,包括對(duì)電解液中溶劑、支持電解質(zhì)和活性物質(zhì)的優(yōu)化。第二章采用循環(huán)伏安法對(duì)新型負(fù)極活性物質(zhì)二苯甲酮(BP)和正極活性物質(zhì)2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯(DBB)的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示當(dāng)使用四乙基六氟磷酸銨(TEAPF6)作支持電解質(zhì)、乙腈(AN)作溶劑時(shí),正負(fù)極活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)準(zhǔn)可逆且受擴(kuò)散控制,理論開路電勢(shì)為2.92V。通過加入助溶劑提高DBB在電解液中的溶解度。以AN作主溶劑,分析了四氫呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、二甲基甲酰胺(DMF)、1,3-二氧戊環(huán)(DOL)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)作助溶劑時(shí)對(duì)電解液物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,助溶劑的添加改變了純?nèi)軇┑碾娀瘜W(xué)窗口和活性物質(zhì)溶解度,隨著含量增加,電導(dǎo)率不同程度地降低,黏度增大,但對(duì)DBB的溶解度明顯提高;當(dāng)使用DOL和AN為1:1的溶劑時(shí),正負(fù)極活性物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)最大,可分別達(dá)到1.53-1.98×10-5和1.75-2.53×10-5cm·s-1 而使用DOL和AN為4:1的溶劑時(shí),所測(cè)的電池開路電壓達(dá)到3.12V。通過對(duì)BP引入甲基和甲氧基增大電池電勢(shì)。循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果表明采用4,4'-二甲基二苯甲酮(DMBP)和4,4'-二甲氧基二苯甲酮(DMOBP)作為負(fù)極活性物質(zhì),開路電壓提高到3.02 V和3.12V,而活性物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)下降。第三章通過兩步法合成離子液體四乙基雙三氟甲基磺酸亞胺銨(TEATFSI)作為支持電解質(zhì)應(yīng)用于BP|DBB全有機(jī)液流電池。分析了TEATFSI和幾種常見支持電解質(zhì)對(duì)電解液電導(dǎo)率和電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響;對(duì)使用不同支持電解質(zhì)的液流電池進(jìn)行充放電性能測(cè)試。結(jié)果表明:支持電解質(zhì)陽離子對(duì)反應(yīng)擴(kuò)散系數(shù)影響明顯;當(dāng)采用自行合成的TEATFSI時(shí),電池開路電壓可達(dá)到2.95V,庫倫效率、電壓效率和能量效率最高,分別為97%、46%和44%,循環(huán)次數(shù)可達(dá)50次以上。同樣使用TEATFSI對(duì)DMBPIDBB和DMOBP|DBB液流電池進(jìn)行了電化學(xué)性能測(cè)試和充放電研究。實(shí)驗(yàn)表明充放電過程中DMBP的穩(wěn)定性接近并僅次于BP,而DMOBP電池放電平臺(tái)較高,穩(wěn)定性和循環(huán)壽命較差。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

人類賴以生存的傳統(tǒng)的不可再生能源將逐漸枯竭，因此，開發(fā)新型可??再生能源，緩解化石能源供應(yīng)的不足，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要??命題［１］。如圖１－１所示，從２０１６年ＢＰ世界能源展望中對(duì)２０３５年能源種類消費(fèi)??比例的預(yù)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，可再生能源預(yù)計(jì)是增長(zhǎng)最快的能源（年均７．６％），在能源??結(jié)構(gòu)中的比重也將由目前的４％上升至１０％。其中風(fēng)能提供了?５０％以上的增量，??而太陽能則貢獻(xiàn)了幾乎３３．４％的增量［２，３］。??風(fēng)能和太陽能作為最具有應(yīng)用前景的綠色可再生能源，開發(fā)成本隨著技術(shù)成??熟獲得明顯下降。然而，由于天氣變化、晝夜交替和季節(jié)更迭等自然因素的影響，??這些新能源的電力輸出存在不連續(xù)、不可控和不穩(wěn)定的問題，導(dǎo)致無法直接并入??電網(wǎng)使用［１，４，５］。由此，大規(guī)模儲(chǔ)能裝置和技術(shù)的研究應(yīng)運(yùn)而生［６］。??現(xiàn)有大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)可分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能兩大類。物理儲(chǔ)能主要包括??揚(yáng)水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能

２０１１年，Ｌｉ等人報(bào)道了第一個(gè)全有機(jī)非水液流電池，在該體系中，２，２，６，６－??四甲基哌啶－氮氧化物（ＴＥＭＰＯ）和Ｎ－甲基鄰苯二甲酰亞胺（ＮＭＰ）分別作為??陰極和陽極活性物質(zhì)［４９］。反應(yīng)式圖１－４如所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電池的理論開路??電壓為１．６Ｖ，理論能量密度為１５Ｗ１ＶＬ－１。當(dāng)采用ＮａＣｌＣＭ為支持電解質(zhì)，乙腈??為溶劑，使用靜態(tài)電池測(cè)試其充放電性能時(shí)，庫倫效率在電流密度為０．３５??ｍＡ／ｃｎｒ２的條件下約９０％。??０?０??圖１－４?２，２，６，６－四甲基哌啶－氮氧化物和Ｎ－甲基鄰苯二甲酰亞胺的電極反應(yīng)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ＴＥＭＰＯ?ａｎｄ?ＮＭＰ?ａｓ?ｔｈｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｓｐｅｃｉｅｓ??２０１２年，Ｂｒｕｓｈｅｔｔ等分別用２，５－二叔丁基－１，４－二甲氧基乙氧基苯（ＤＢＢＢ）??４??

乙腈中的碳氮三鍵所具有的吸電子能力限制了一些有機(jī)活性物質(zhì)的應(yīng)??用，例如Ｗｅｉ等［５５，７７］人分別研究了全有機(jī)液流電池中作為陽極活性物質(zhì)的９－芴??酮（ＦＬ）和ＭｅＰｈ與乙腈可能發(fā)生的副反應(yīng)，如圖１－１１和圖１－１２的降解機(jī)理??示意，氧化還原副反應(yīng)造成了電池容量的損耗，降低了電池循環(huán)壽命。因此，突??破以往非水液流電池以乙腈作為單一溶劑，通過添加助溶劑并優(yōu)化溶劑組成的方??法，來提高活性物質(zhì)溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，并降低副反應(yīng)帶來的壽命折損的研宂思??路具有新穎性和可行性。??１．４｜￣■￣￣Ｉ￣Ｉ￣￣Ｉ￣￣Ｉ￣￣?９０．￣￣■￣￣Ｉ￣■￣￣．￣￣．￣￣．￣■￣￣．￣￣■￣?＿，＿，＿．＿，＿，＿，＿，＿，＿．＿??，３－?－－?＾?
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6 周志華,胡衛(wèi)東,盧文慶,周益明,薛寬宏;支持電解質(zhì)對(duì)無水甲醇電氧化途徑的影響[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);1992年05期

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8 張劍榮,昝宇,楊曦,張祖訓(xùn);超微電極研究——支持電解質(zhì)濃度對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)伏安分析的影響[J];分析化學(xué);1995年12期

9 ;一種方波極譜法同時(shí)測(cè)定鉛與錫的支持電解質(zhì)[J];分析化學(xué);1972年01期

10 ;簡(jiǎn)訊[J];火炸藥;1980年06期

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本文編號(hào)：2884393