Fe/Cr液流电池中碳毡电极的碳化、活化及极化行为研究
发布时间：2020-12-21 22:44
在众多的液流电池体系中,Fe/Cr液流电池最有望成为具有成本效益的储能系统,在储能市场中具有广阔的应用前景。提高Fe/Cr液流电池的功率密度,可以减少材料的消耗,进一步扩大Fe/Cr液流电池的成本优势。然而,增大功率密度的同时,也会增加极化损耗,导致电池能量效率下降。因此,为了保持可接受的能量效率,提高Fe/Cr液流电池功率密度的关键是将电池中各种极化最小化。作为关键部件之一,碳毡是Fe/Cr液流电池最常用的电极材料。在碳毡的制备过程中,碳化和活化是决定碳毡性能的关键工艺,对碳毡表面的浓差极化、电化学极化和欧姆极化起着至关重要的作用。为最大程度减小上述极化,碳毡的各项性能之间相辅相成却又相互制约。然而目前Fe/Cr液流电池中碳毡与极化之间的构效关系尚未得到明确,极大地限制了 Fe/Cr液流电池的发展。因此基于碳毡现有碳化及活化理论的不完善性,本文围绕前驱体材料、碳含量、含氧官能团以及表面催化剂四个关键问题开展研究,明晰其对碳毡极化行为的影响机制,为Fe/Cr液流电池的发展提供理论基础和依据。首先,对比了由不同前驱体材料制得的粘胶基碳毡和聚丙烯腈基碳毡的结构特性,测定了二者的电化学性能,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１液流电池在蓄电储能中的作用??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｒｏｌｅ?ｏｆ?ｒｅｄｏｘ?ｆｌｏｗ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?（ＲＦＢｓ）?ｉｎ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ．??
１．２液流电池??液流电池，全称为氧化还原液流电池，是一种高效的电化学储能技术。液流电池在??蓄电储能中的作用如图１．１所示。液流电池的重要性主要体现在产能、输配电和客户服??务三个方面［５］。产能包括备用电力、区域／频率监测、与可再生能源的整合、均衡电量负??荷、发电调度等。在输配电方面，液流电池可使输电线路上的所有部件保持同步并防止??系统崩溃，可使输电线路的发电端和负载端相互保持电压在５％以内。液流电池储存非??高峰电力，供客户在最高需求时调派，以减低每月的需求收费；可防止持续几个周期（不??到１秒）到几分钟内的电压骤降和停电给客户造成数据和生产损失。对于大规模储能，??液流电池在成本、移动性、灵活性、放电深度、响应性和安全性等方面具有诸多优势。??ｗｉｎｄ?ｐｏｗｅｒ?ｐｏｗｅｒ?ｓｔａｔｉｏｎ??４?Ｗ?：??ｘ?１?？?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?＾??Ｒ＇?一ＭＵ，??Ｉ１ＩＷ?ｃｈａｒｇｅ／?）??４＾１?Ｊ??ｆｃ５５！?ｄｉｓｃｈａｒｇＳＰ＾?、画?４?％?＜？■
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Broad temperature adaptability of vanadium redox flow battery-part4:Unraveling wide temperature promotion mechanism of bismuth for V2+/V3+ couple[J]. Yuchen Liu,Feng Liang,Yang Zhao,Lihong Yu,Le Liu,Jingyu Xi. Journal of Energy Chemistry. 2018(05)
[2]PAN原丝在预氧化及碳化石墨化过程中微观结构的变化研究[J]. 陈师,石彦平,吴琪琳. 化工新型材料. 2016(05)
[3]液流电池用PAN碳毡材料的改性[J]. 张欢,谭毅,施伟,李佳艳. 材料导报. 2014(03)
[4]储能与液流电池技术[J]. 张华民. 储能科学与技术. 2012(01)
[5]大规模液流电池储能技术的现状及展望[J]. 张华民. 功能材料信息. 2012(04)
[6]PAN基碳纤维在表面处理中的拉曼光谱研究[J]. 曹伟伟,朱波,井敏,王成国. 光谱学与光谱分析. 2008(12)
[7]PAN预氧化纤维的炭化过程[J]. 温月芳,曹霞,杨永岗,李辉,郭建强,刘朗. 新型炭材料. 2008(02)
[8]聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对其结构和性能的影响[J]. 刘焕章,王成国,王延相. 高科技纤维与应用. 2006(01)
[9]铁铬氧化还原液流电池系统[J]. 衣宝廉,梁炳春,张恩浚,吴丽娟. 化工学报. 1992(03)
博士论文
[1]PAN基碳纤维成分、结构及性能的高温演变机理[D]. 高爱君.北京化工大学 2012
[2]PAN基预氧丝在碳化过程中的工艺及物化行为研究[D]. 井敏.山东大学 2008
本文编号：2930648
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１液流电池在蓄电储能中的作用??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｒｏｌｅ?ｏｆ?ｒｅｄｏｘ?ｆｌｏｗ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?（ＲＦＢｓ）?ｉｎ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ．??
１．２液流电池??液流电池，全称为氧化还原液流电池，是一种高效的电化学储能技术。液流电池在??蓄电储能中的作用如图１．１所示。液流电池的重要性主要体现在产能、输配电和客户服??务三个方面［５］。产能包括备用电力、区域／频率监测、与可再生能源的整合、均衡电量负??荷、发电调度等。在输配电方面，液流电池可使输电线路上的所有部件保持同步并防止??系统崩溃，可使输电线路的发电端和负载端相互保持电压在５％以内。液流电池储存非??高峰电力，供客户在最高需求时调派，以减低每月的需求收费；可防止持续几个周期（不??到１秒）到几分钟内的电压骤降和停电给客户造成数据和生产损失。对于大规模储能，??液流电池在成本、移动性、灵活性、放电深度、响应性和安全性等方面具有诸多优势。??ｗｉｎｄ?ｐｏｗｅｒ?ｐｏｗｅｒ?ｓｔａｔｉｏｎ??４?Ｗ?：??ｘ?１?？?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?＾??Ｒ＇?一ＭＵ，??Ｉ１ＩＷ?ｃｈａｒｇｅ／?）??４＾１?Ｊ??ｆｃ５５！?ｄｉｓｃｈａｒｇＳＰ＾?、画?４?％?＜？■
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Broad temperature adaptability of vanadium redox flow battery-part4:Unraveling wide temperature promotion mechanism of bismuth for V2+/V3+ couple[J]. Yuchen Liu,Feng Liang,Yang Zhao,Lihong Yu,Le Liu,Jingyu Xi. Journal of Energy Chemistry. 2018(05)
[2]PAN原丝在预氧化及碳化石墨化过程中微观结构的变化研究[J]. 陈师,石彦平,吴琪琳. 化工新型材料. 2016(05)
[3]液流电池用PAN碳毡材料的改性[J]. 张欢,谭毅,施伟,李佳艳. 材料导报. 2014(03)
[4]储能与液流电池技术[J]. 张华民. 储能科学与技术. 2012(01)
[5]大规模液流电池储能技术的现状及展望[J]. 张华民. 功能材料信息. 2012(04)
[6]PAN基碳纤维在表面处理中的拉曼光谱研究[J]. 曹伟伟,朱波,井敏,王成国. 光谱学与光谱分析. 2008(12)
[7]PAN预氧化纤维的炭化过程[J]. 温月芳,曹霞,杨永岗,李辉,郭建强,刘朗. 新型炭材料. 2008(02)
[8]聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对其结构和性能的影响[J]. 刘焕章,王成国,王延相. 高科技纤维与应用. 2006(01)
[9]铁铬氧化还原液流电池系统[J]. 衣宝廉,梁炳春,张恩浚,吴丽娟. 化工学报. 1992(03)
博士论文
[1]PAN基碳纤维成分、结构及性能的高温演变机理[D]. 高爱君.北京化工大学 2012
[2]PAN基预氧丝在碳化过程中的工艺及物化行为研究[D]. 井敏.山东大学 2008
本文编号：2930648
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