全钒液流电池负极电解液性能研究

发布时间：2018-05-24 22:14

  本文选题：全钒液流电池 + 负极电解液　； 参考：《中南大学》2014年硕士论文

【摘要】：摘要：全钒液流电池具有能量与容量独立、响应速度快、使用寿命长、安全性高等优势,在大规模储能系统领域具有很好的应用前景。电解液作为离子导体与活性物质的储存介质,是电池体系的核心。本文以全钒液流电池负极电解液为研究对象,通过选择合适的添加剂改善负极电解液的稳定性及电化学性能。主要研究内容如下： 通过测定负极电解液的稳定性、紫外可见光光谱、粘度与循环伏安曲线,考察温度、硫酸浓度等因素对电解液性能的影响。V(Ⅲ)电解液在低温与硫酸浓度较高的条件下稳定性降低。硫酸浓度增大使V(Ⅲ)更易与S042-形成配合物,体系粘度增大,影响电解液的传质过程,导致V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对反应的电化学活性降低。 采用十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)与十二烷基磺酸钠(SDS’)作为负极电解液添加剂,研究不同种类表面活性剂对电解液性能的影响。TTAB与SDS的添加对负极电解液的稳定性无正面影响且会降低V(Ⅲ)／V(Ⅱ)电对反应的活性及可逆性。SDS’的添加有效地增强了高酸度V(Ⅲ)电解液的稳定性,将电解液的钒离子保持率由80.2%提高至87.8%。综合考虑SDS’对稳定性及电化学性能的影响,确定0.2%-0.4%为较合适的添加量。适量的SDS’对V(Ⅲ)电解液的电化学活性与电池整体的充放电性能基本没有影响。 采用DL-苹果酸和L-天门冬氨酸作为负极电解液添加剂,考察含-COOH及-NH2等官能团的有机添加剂对电解液稳定性及电化学性能的影响。稳定性测试表明,添加L-天门冬氨酸可以延缓V(Ⅲ)离子的沉淀。循环伏安与交流阻抗测试表明,DL-苹果酸和L-天门冬氨酸的添加均能促进活性物质的扩散以及V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对反应的电荷转移过程,提高电解液的电化学性能。其中L-天门冬氨酸具有更好的改善作用。负极电解液中添加L-天门冬氨酸的电池具有更高的放电容量与更好的循环稳定性,其能量效率(76.4%)高于空白电池(73.8%)。充放电对比测试与电极表面元素含量分析表明,L-天门冬氨酸通过不断提供含氮与含氧官能团修饰电极表面,增加电化学反应活性位点,增强电极润湿性,从而提高电池的充放电性能。
[Abstract]:Abstract : The whole vanadium redox flow battery has the advantages of independent energy and capacity , high response speed , long service life , high safety and the like , and has good application prospect in the field of large - scale energy storage systems .

The influence of temperature and sulfuric acid concentration on the performance of electrolyte was investigated by measuring the stability of the negative electrolyte , UV - visible spectrum , viscosity and cyclic voltammogram . V ( 鈪，

本文编号：1930799