全钒氧化还原液流电池电极材料的改性及电堆结构设计

发布时间：2018-03-13 23:12

  本文选题：钒电池　切入点：电极材料　出处：《兰州交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：全钒氧化还原液流电池是由澳大利亚New South Wales大学的M Kazacos于1984年提出。钒电池是利用电解液中不同价态钒离子相互转换产生电流，电极本身不发生反应，只为反应提供场所，且使用寿命长、可靠性高、操作简单。因此，钒氧化还原液流电池引起了研究者们的普遍关注。本文主要以钒电池电堆各组成部件为研究对象，着重研究了钒电池的电极材料，钒电池电解液的稳定性以及钒电池电堆各部件的设计及组装。钒电池的电极基体材料采用的是2000℃下制备的聚丙烯腈基碳毡，通过酸热综合处理及金属离子处理对其进行改性，然后由循环伏安、极化曲线、SEM测试等对改性后的碳毡材料进行表征。电解液的制备方法有化学合成法和电解法，本文采用电解法制备钒电池的电解液，然后加入柠檬酸钾、硫酸铵、硝酸钴、四氯化锡等稳定剂，放置一段时间后，测试电解液的稳定性能。 经过350℃、450℃、550℃保温2h后盐酸、硝酸、硫酸依次处理不同时间后的碳毡材料与未处理的碳毡材料相比，电化学性能都有明显的提高，耐腐蚀性能也得到明显的改善，其中，经过550℃保温2h后盐酸处理2h后的碳毡电极的电化学性能最好，适合用作钒电池的电极材料。 经过红外分析得出，酸热综合处理主要增加的是碳毡表面的-OH、C=O官能团的含量，同时使醇和醚的含量减少，也可以说是增加碳毡表面-COOH的含量，从而改善了碳毡的电化学性能。 经过不同浓度硝酸镍溶液处理24h后的碳毡材料的电化学性能有明显的提升，峰值明显提高。其中，经过2mol/L的硝酸镍溶液处理后的电极材料的电化学性能最好，适合用作钒电池的电极材料。 电解法制备的钒电池电解液可以得到高浓度的钒电池电解液，加入柠檬酸钠、硫酸铵、硝酸钴、四氯化锡等稳定剂后，研究发现，加入柠檬酸钠和硝酸钴后，钒电池电解液的稳定性与未加入添加剂的电解液相差不大。加入四氯化锡后放置一段时间后的电解液的稳定性有明显的提高。 本文设计的钒电池电堆由两个半电池组成，一个是正半电池，另一个是负半电池，两个半电池的各部件是相互对称的，同时又是相互隔离的，用以避免正负电解液相互污染。正半电池是由端板、电极衬板、导流板、膜等部件组成。电解液依次从端板、电极衬板的两侧方形的进液口流进，从负半电池部件的方形出液口流出，如此完成一个循环。负半电池也是由端板、电极衬板、导流板、膜等部件组成。电解液依次从端板、电极衬板的两侧方形的进液口流进，，从正版电池部件的方形出液口流出，两个半电池通过双极板进行相互连接。
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【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM912

【参考文献】

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1 刘勇刚,刘素琴,李晓刚,郭小义,黄可龙;PP/SEBS基导电复合材料的研制[J];工程塑料应用;2005年01期

2 周筝;;储能钒电池电解液制备[J];成都电子机械高等专科学校学报;2009年02期

3 李晓刚,刘素琴,黄可龙,桑商斌,陈立泉;全钒氧化还原液流电池集流体的性能[J];电池;2005年02期

4 刘素琴,郭小义,黄可龙,刘勇刚,李晓刚;钒电池电极材料聚丙烯腈石墨毡的研究[J];电池;2005年03期

5 刘素琴,黄可龙,刘又年,李林德,陈立泉;储能钒液流电池研发热点及前景[J];电池;2005年05期

6 管涛;林茂财;余晴春;;添加剂对电解液及钒电池性能的影响[J];电池;2011年06期

7 赵平,张华民,周汉涛,衣宝廉;我国液流储能电池研究概况[J];电池工业;2005年02期

8 刘洋,刘洪涛,夏熙;钒(V)化合物在硫酸中的电化学行为研究[J];电化学;2002年01期

9 李华,常守文,严川伟;全钒氧化还原液流电池中电极材料的研究评述[J];电化学;2002年03期

10 顾军,李光强,许茜,隋智通;钒氧化还原液流电池的研究进展(Ⅰ)电池原理、进展[J];电源技术;2000年02期

本文编号：1608563