【摘要】：全釩液流電池(VRFB)由于其突出的優(yōu)點受到研究者的關(guān)注,例如效率高、壽命長和環(huán)境友好等。電極作為VRFB的重要組成部分,為反應(yīng)提供場所。近年來,隨著納米材料的興起,碳納米纖維以其比表面積大和導(dǎo)電性好的特點被用作VRFB的電極材料,靜電紡絲是制造碳納米纖維簡單有效的方法。V~(2+)/V~(3+)氧化還原反應(yīng)在VRFB中表現(xiàn)出較大的電壓損失。因此,提高V~(2+)/V~(3+)氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)動力學(xué)是提高VRFB綜合性能的有效途徑。利用靜電紡絲技術(shù)制備三種碳基復(fù)合纖維,作為VRFB的負極電極進行研究。1)以聚丙烯腈為前驅(qū)體,利用靜電紡絲技術(shù)制備了碳納米纖維(CNF),以尿素為氮源,通過液相分散和碳化過程,在溫度800-1000℃下制備了氮摻雜CNF(NCNF),通過材料表征得到氮摻雜沒有改變CNF形貌,但使CNF表面缺陷和親水性增加。研究樣品作為VRFB的負極電極的電化學(xué)性能,電化學(xué)測試結(jié)果表明,在900℃處理的NCNF(CNF-N9)性能最佳。使用CNF-N9組裝的電池展現(xiàn)出優(yōu)異的儲能性能。2)以鈦酸四丁酯和聚丙烯腈為前驅(qū)體,利用靜電紡絲技術(shù)制備了TiO_2/CNF復(fù)合納米纖維,并作為VRFB的負極電極進行研究。研究TiO_2含量對CNF的影響,當(dāng)TiO_2含量為20%時(CNF-TiO_2-1.0),金紅石TiO_2均勻地分布在CNF中,電化學(xué)測試得到CNF-TiO_2-1.0的電化學(xué)性能最佳,這是CNF導(dǎo)電性與TiO_2高催化性協(xié)同作用的結(jié)果。使用CNF-TiO_2-1.0組裝的電池具有更高的放電容量。3)以二氯氧化鋯和聚丙烯腈為前驅(qū)體,通過靜電紡絲制備了ZrO_2/CNF復(fù)合納米纖維。系統(tǒng)地研究了ZrO_2含量對CNF作為VRFB負極電極的性能影響,材料表征發(fā)現(xiàn)對CNF形貌沒有影響,生成的立方型ZrO_2均勻分布在CNF內(nèi)部,電化學(xué)測試得到ZrO_2前驅(qū)體添加量為0.18 g(CNF-ZrO_2-18)的樣品電化學(xué)性能最佳,這歸因于添加的ZrO_2對V~(2+)/V~(3+)反應(yīng)具有催化作用,提高了離子擴散和電子轉(zhuǎn)移的速率。使用CNF-ZrO_2-18的電池能量效率比空白電池提高了8.2%。圖39幅;表9個;參80篇。
【圖文】：

圖 1 全釩液流電池的示意圖Fig.1 The schematic representation of VRFB液流電池是通過正負極的不同價態(tài)釩離子相互轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)電能的正負極電解液儲存在兩個儲液罐中，在機械動力作用下使溶液釩液流電池充放電過程時，正極和負極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)方程式：：charge2+ + +2 2dischargeVO +H O VO +2H + e 0E = 1.0 V ：charge3+ 2+dischargeV + e V -0.26 V應(yīng)：charge2+ 3+ + + 2+2 2dischargeVO +H O+V VO +2H +V 1.26 V應(yīng)方程式可以看出，當(dāng)給予電池電流進行充電時，負極電極上

第 1 章 文獻綜述 年，大連化物所成功研制出當(dāng)時國內(nèi)最大規(guī)模的 100 能系統(tǒng)，并供國家電網(wǎng)用于測試電池并網(wǎng)后的平穩(wěn)性考公司合作建成了 5 kW 和 10 kW 電堆生產(chǎn)線，和質(zhì)子膜在西藏安裝了一套太陽能光伏系統(tǒng)與 5 kW/50 kWh 液該系統(tǒng)已經(jīng)平穩(wěn)運行 1 年多。2010 年，融科公司與大60 kW 釩電池儲能系統(tǒng)示范工程[20]。2012 年，融科公球最大規(guī)模的儲能系統(tǒng)，并且商業(yè)示范系統(tǒng)成功運行 250 kW 新一代集裝箱式儲能系統(tǒng)，，正式應(yīng)用于項目中備。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;TQ342.94;TQ127.11

【參考文獻】

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本文編號：2649767