本文關(guān)鍵詞：基于復合高氯酸為電解液的高面容量全鉛單液流電池研究

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【摘要】：單液流電池相對其它液流電池在避免電解液相互交叉污染和節(jié)約成本等方面具有獨特的優(yōu)勢,因而在可再生能源發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。本研究針對現(xiàn)有單液流電池比面容量和能量效率低的缺點,提出并開展研究了一種基于復合高氯酸溶液作為電解液,電沉積超高比面容量二氧化鉛和鉛分別作為正負極的全鉛液流電池。圍繞上述單液流電池,本論文主要的研究內(nèi)容如下：首先,對高氯酸電解液的氧化性進行了研究,并使用正交實驗法和單因子實驗法對液流電池電解液各組分濃度以及液流電池充放電制度等條件進行了優(yōu)化；其次,通過掃描電鏡、Tafel測試等手段研究了添加劑對負極電沉積鉛的改善情況及其對負極交換電流密度、充放電電壓、交流阻抗的影響,并用循環(huán)伏安法對比了液流電池正負極的電化學性能；再次,通過線性掃描、恒流充放電、X射線衍射等方法討論了正極基底對液流電池充放電的影響以及電解液中Pb2+和H+濃度對正極電沉積二氧化鉛晶型的影響；最后,分析了液流電池充放電過程中正極交流阻抗的變化以及Pt/Ti基底全鉛液流電池的失效原因。在優(yōu)化電解液組成和電沉積條件的基礎(chǔ)上,全鉛單液流電池給出了高達125 mAh cm-2的比面容量和長達500次以上的循環(huán)壽命,較之前報道的甲基磺酸體系和四氟硼酸體系全鉛液流電池的比面容量提高了5倍,并且平均容量效率和能量效率分別達到95%和85%。EDS測試也表明循環(huán)過程中鍍鉑鈦基底上的鉑未出現(xiàn)流失跡象,在對電解液進行維護更新后液流電池的容量效率和能量效率能夠迅速恢復。
【關(guān)鍵詞】：液流電池 電沉積鉛 二氧化鉛 高氯酸 比面容量
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;O646
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 引言15
• 1.2 液流電池背景15-16
• 1.3 液流電池概念及工作原理16-17
• 1.4 液流電池特點17-18
• 1.5 液流電池分類18-30
• 1.5.1 雙液流電池19-25
• 1.5.2 單液流電池25-30
• 1.6 論文的立論和目的30-31
• 1.7 論文的研究內(nèi)容與方案31-33
• 第二章 實驗藥品器材及研究方法33-39
• 2.1 引言33
• 2.2 實驗試劑和儀器33-35
• 2.2.1 實驗試劑33-34
• 2.2.2 實驗與測試儀器34-35
• 2.3 電極基底預處理和電池組裝35-37
• 2.3.1 負極電極片預處理35
• 2.3.2 正極電極基底的預處理和制備方法35-36
• 2.3.3 電解液配制36-37
• 2.3.4 電池組裝37
• 2.4 分析測試樣品預處理方法與參數(shù)設(shè)置37-39
• 2.4.1 XRD測試37-38
• 2.4.2 SEM測試38
• 2.4.3 EDS測試38
• 2.4.4 ICP測試38-39
• 第三章 電解液組成與充放電制度的研究39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 實驗部分39-44
• 3.2.1 HClO_4穩(wěn)定性與Pb~(2+)電化學沉積特性研究39-40
• 3.2.2 正交實驗預測電解液組成與充放電制度40-42
• 3.2.3 單因子實驗確定電解液組成與充放電制度42-44
• 3.3 實驗結(jié)果和討論44-55
• 3.3.1 HClO_4穩(wěn)定性與Pb~(2+)電化學沉積特性研究44-49
• 3.3.2 正交實驗預測電解液組成與充放電制度49-53
• 3.3.3 單因子實驗確定電解液組成與充放電制度53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 負極和添加劑的研究57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 實驗部分57-60
• 4.2.1 負極基底的選擇57-58
• 4.2.2 負極添加劑的選擇58-59
• 4.2.3 負極的電化學性能59-60
• 4.3 實驗結(jié)果和討論60-68
• 4.3.1 負極基底的選擇60-62
• 4.3.2 負極添加劑的選擇62-66
• 4.3.3 負極的電化學性能66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全鉛液流電池正極的研究69-87
• 5.1 引言69
• 5.2 實驗部分69-73
• 5.2.1 正極基底的選擇69-70
• 5.2.2 正極的電化學性能70-71
• 5.2.3 正極充放電過程研究71-72
• 5.2.4 正極電沉積PbO_2表征72-73
• 5.3 實驗結(jié)果和討論73-85
• 5.3.1 正極基底的選擇73-77
• 5.3.2 正極的電化學性能77-79
• 5.3.3 正極充放電過程研究79-82
• 5.3.4 正極電沉積PbO_2表征82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第六章 全鉛液流電池性能87-93
• 6.1 引言87
• 6.2 實驗部分87-88
• 6.2.1 全鉛液流電池的充放電性能87-88
• 6.3 實驗結(jié)果和討論88-92
• 6.3.1 全鉛液流電池的充放電性能88-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第七章 結(jié)論93-95
• 參考文獻95-101
• 致謝101-103
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文103-105
• 作者和導師簡介105-106
• 北京化工大學碩士研究生學位論文答辯委員會決議書106-107

【參考文獻】

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本文編號：932108