本文關(guān)鍵詞：全釩氧化還原液流電池石墨氈電極的改性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全釩氧化還原液流電池(簡稱釩電池,VRB)是一種新型綠色環(huán)保電池,具有效率高、壽命長、安全可靠等優(yōu)點,可以作為大型儲能裝置,將風(fēng)能、水能、太陽能等不穩(wěn)定的能源轉(zhuǎn)化成電能儲存起來,也可以作為備用電源等,具有廣泛的應(yīng)用用前景。聚丙烯腈基(PAN)石墨氈較差的親水性和電化學(xué)活性決定了石墨氈需要經(jīng)過改性,才能更好地用于釩電池。二氧化鈰具有儲放氧功能及快速氧空位擴散能力,是稀土氧化物中活性最高的催化材料�？紤]到二氧化鈰的優(yōu)異性能,本課題采用乙醇溶液法和溶膠-凝膠法將二氧化鈰修飾在石墨氈上,以提高石墨氈的電化學(xué)活性,之后對制備工藝進行了優(yōu)化。通過循環(huán)伏安、交流阻抗、電池測試等電化學(xué)方法,及X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等物理手段對改性石墨氈進行測試,結(jié)果表明乙醇溶液法中的最佳反應(yīng)時間為60 min,熱處理氣氛為空氣,也得出了溶膠-凝膠法的最佳溶膠濃度和p H。改性后的石墨氈,在電池測試中庫侖效率最高能達到95%,能量效率也接近90%。表面沉積法在石墨氈表面引入具有催化活性的金屬,是另一種改性石墨氈的方法。本課題利用離子交換的方法在石墨氈表面分別引入錳、鈷、鎳三種金屬,并對改性石墨氈進行物理和電化學(xué)性能測試,結(jié)果表明改性后的石墨氈纖維表面的官能團發(fā)生變化,改善了石墨氈的潤濕性能,提高其電化學(xué)活性。電池測試結(jié)果表明,庫侖效率可以達到90%。最后本文通過不同掃描速度下的循環(huán)伏安測試和不同起始電位下的交流阻抗分析,研究了二氧化鈰改性石墨氈電極上反應(yīng)的可逆性和反應(yīng)的速度控制步驟,初步探討了二氧化鈰催化石墨氈電極上正極反應(yīng)的反應(yīng)機理。
【關(guān)鍵詞】：全釩氧化還原液流電池 石墨氈 二氧化鈰 離子交換 反應(yīng)機理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 全釩氧化還原液流電池的發(fā)展歷史和研究歷程11-14
• 1.2.1 釩電池在國外的發(fā)展歷史11-13
• 1.2.2 釩電池在國內(nèi)的發(fā)展歷程13-14
• 1.3 全釩氧化還原液流電池14-15
• 1.4 全釩氧化還原液流電池的關(guān)鍵材料15-17
• 1.4.1 電解液15-16
• 1.4.2 隔膜16
• 1.4.3 電極材料16-17
• 1.5 石墨氈電極的改性17-19
• 1.6 本論文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 實驗材料及方法20-29
• 2.1 實驗主要試劑及所用主要儀器20-21
• 2.1.1 實驗試劑20-21
• 2.1.2 實驗儀器21
• 2.2 二氧化鈰修飾石墨氈的制備21-22
• 2.2.1 石墨氈的預(yù)處理21-22
• 2.2.2 醇溶液法制備二氧化鈰22
• 2.2.3 溶膠-凝膠法制備二氧化鈰22
• 2.3 表面沉積法對石墨氈進行離子修飾22
• 2.3.1 石墨氈的前處理22
• 2.3.2 石墨氈的離子修飾22
• 2.4 釩電池用Nafion膜的預(yù)處理22-23
• 2.5 電解液的制備23-26
• 2.5.1 電解法再生釩廢液23
• 2.5.2 標準溶液的制備與標定23-24
• 2.5.3 總釩濃度的標定24-25
• 2.5.4 三價釩離子的滴定25-26
• 2.6 改性石墨氈的性能表征26-29
• 2.6.1 循環(huán)伏安（CV）測試26-27
• 2.6.2 交流阻抗（EIS）27
• 2.6.3 掃描電子顯微鏡(SEM)27
• 2.6.4 X-射線衍射（XRD）27
• 2.6.5 傅立葉變換紅外光譜(FI-IR)27-28
• 2.6.6 親水性檢測28
• 2.6.7 單電池性能28-29
• 第3章 二氧化鈰修飾石墨氈的性能研究29-46
• 3.1 引言29-30
• 3.1.1 二氧化鈰簡介29-30
• 3.2 乙醇溶液法修飾石墨氈及其性能研究30-37
• 3.2.1 反應(yīng)時間的影響34-35
• 3.2.2 熱處理氣氛的影響35-37
• 3.3 溶膠-凝膠法修飾石墨氈及其性能研究37-41
• 3.3.1 溶膠濃度的影響38-39
• 3.3.2 溶膠p H的影響39-41
• 3.4 二氧化鈰修飾石墨氈電極反應(yīng)機理研究41-45
• 3.4.1 循環(huán)伏安分析41-43
• 3.4.2 交流阻抗譜及其擬合分析43-45
• 3.5 小結(jié)45-46
• 第4章 表面沉積法對石墨氈的改性研究46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 直接離子修飾對石墨氈性能的影響46-52
• 4.2.1 SEM及EDS表征47-50
• 4.2.2 XRD表征50-51
• 4.2.3 FT-IR分析51
• 4.2.4 親水性試驗51-52
• 4.2.5 單電池測試52
• 4.3 前處理對離子修飾石墨氈的性能影響52-57
• 4.3.1 SEM及EDS表征53-56
• 4.3.2 FT-IR56
• 4.3.3 親水性實驗56-57
• 4.3.4 循環(huán)伏安測試57
• 4.4 小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-67
• 致謝67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 許茜,賴春艷,尹遠洪,隋智通;提高釩電池電解液的穩(wěn)定性[J];電源技術(shù);2002年01期

2 宋曉嵐,邱冠周,曲鵬,楊振華,吳雪蘭,王海波;沉淀法合成納米CeO_2及其性能[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王彩虹;全釩氧化還原液流電池的研究[D];電子科技大學(xué);2005年

2 陳若媛;全釩液流電池高活性碳電極的研究[D];中南大學(xué);2010年

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本文編號：273083