储能钒液流电池石墨棒电极的改性研究

发布时间：2018-01-20 10:29

  本文关键词： 全钒氧化还原液流电池 石墨棒电极 普鲁士蓝 高锰酸钾 电化学氧化　出处：《曲阜师范大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：全钒液流电池（VRB）是近年来开发出的一种绿色的、大型的电化学蓄电储能电池，与其他蓄电池相比，具有寿命长，价格低，快速充电，深度放电，对环境友好，能量效率高，操作和维护费用低等优点，备受关注而得到了迅速的发展。在光伏发电，风力发电，电站调峰，电动车电源，应急电源系统等方面具有光明的发展前景，因此钒电池的研究引起了国内外的广泛关注。钒电池的发展主要受到三个因素的影响：电极材料，电解液，隔膜。现阶段电极材料主要有：碳素类电极、金属电极和复合导电塑料电极。其中碳素类电极具有稳定性良好，表面积大，成本低等优点，是钒电池电极材料的首选。但是碳素类电极的电化学活性差，表面具有憎水性，电极反应的可逆性差，因此需要对其改性，提高其得电化学活性和可逆性。 本文主要研究钒液流电池电极材料的改性及其电化学性能。采用循环伏安(CV),交流阻抗(AC),及充放电等测试方法，对V（Ⅳ）/V（Ⅴ）电对在电极改性前后的电化学性能加以比较，主要结论如下： 用循环伏安法在石墨棒电极表面电沉积普鲁士蓝进行表面修饰，改性后电极的电化学活性明显增强，最佳沉积条件为：沉积液pH：2.0；沉积速度：50mV/s；沉积量：沉积50个周期。改性后的电极的峰电位差减小，峰电流增大，在0.5~1.2V电压范围内，，均出现两个特征峰，分别对应V（Ⅳ）/V（Ⅴ）电对的氧化峰和还原峰；峰电流随着扫描速率的增大而增大，同时峰电位差距也随之增大，电极的可逆性下降；峰电流随硫酸浓度的增大而增大，随钒溶液浓度的增大先增大后减小；进行多次循环测试，扫描100次后，石墨棒的电流保持率85%以上，由此可见普鲁士蓝修饰电极的稳定性较好。V（Ⅳ）/V（Ⅴ）电对在改性后的石墨电极上的电极过程受扩散传质过程控制。 高锰酸钾电化学阳极氧化后，电极的活性明显增大，最佳处理条件：电流密度75mA/cm2,氧化时间600s。FT-IR测试表明，改性后，电极表面的含氧官能团增多，粗糙度增大。峰电位差减小，峰电流增大，电极的活性增大，可逆性增强。V（Ⅳ）/V（Ⅴ）电对在改性后的石墨电极上的电极过程受受电化学反应过程和扩散传质过程混合控制。
[Abstract]:All vanadium liquid flow battery (VRBs) is a kind of green, large electrochemical energy storage battery developed in recent years. Compared with other batteries, it has long life, low price, fast charging and deep discharge. Environmentally friendly, high energy efficiency, low operating and maintenance costs, and other advantages, has attracted much attention and has been rapidly developed in photovoltaic power generation, wind power generation, power plant peak-shaving, electric vehicle power supply. The development of vanadium battery is influenced by three factors: electrode material, electrolyte and so on, so the research of vanadium battery has attracted wide attention at home and abroad. At present, the main electrode materials are: carbon electrode, metal electrode and composite conductive plastic electrode. Carbon electrode has the advantages of good stability, large surface area, low cost and so on. However, carbon electrode has poor electrochemical activity, hydrophobicity and poor reversibility of electrode reaction, so it needs to be modified to improve its electrochemical activity and reversibility. In this paper, the modification and electrochemical performance of vanadium liquid flow battery electrode materials were studied. The cyclic voltammetry (CV), AC impedance (AC) and charge / discharge methods were used. The electrochemical properties of V (鈪

本文编号：1447858