应用于新型氧化还原电池正极液的Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）电解质的研究

发布时间：2021-01-22 10:17

　　以Fe2+/Fe3+为正极活性物质具有诸多优势,如铁的来源非常丰富,价格低廉,电极反应速率快,无毒、环保、安全等,主要用于Fe/Cr液流电池内。以Zn/Zn2+电对为负极活性物质同样具有诸多优势,如锌的来源也丰富,价格低廉,锌负极具有较高的析氢过电位,电极反应速率快速,能量密度高,电极电位较负。因此以Fe2+/Fe3+vs. Zn/Zn2+为活性物质的Fe/Zn电池将综合Fe/Cr电池和Zn/Zn2+作负极的优势,同时避免了Cr2+/Cr3+用于负极液的不足,是一种成本低、安全、环保、无污染的液流电池。这些特点将为Fe/Zn电池的大范围和大规模应用奠定良好的基础。本论文工作主要围绕了Fe2+/Fe3+所在的正极液的特性和Fe/Zn电池的充放电循环性能展开了研究,具体内容如下：比较了Fe2+/Fe3+电对在HCl、H2SO4和甲基磺酸三种介质内的电化学性能。结果表明,Fe2+/Fe3+电对在HCl介质内的反应动力学优于甲基磺酸和H2SO4介质内的。Fe2、Fe3+在HC1介质内的扩散系数分别为3.732×10-6cm2·s-1、4.423×10-6cm2·s-1。组装了Fe/Zn单电池,... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

典型的单液流电池的原理图

第一章绪论硫化钠电池的原理如图1-2所示，电池的理论电压为1.36 V，是依据如下电化学反应得到的：3Br—4 Brj—+2e-，E° = 1.09 Vvs. NHE。 (1-1)2S2" ^ Sf + It , E" = -0.265 V vs. NHEo (1-2)充电过程中，正极是溴离子氧化为溴单质，进而形成三溴离子；负极是可溶性的多硫化物还原为硫离子。放电时，硫离子是还原剂，而三溴离子是氧化剂。电池的开路电压在1.50 V左右，这与活性物质的活性有关。为防止硫离子与三溴离子直接反应，正、负极电解液被阳离子选择性膜隔开。钠离子通过透过隔膜来实现电平衡报道中

V2+/V3+电对用于负极液内；V4+/V5+电对用于正极液中，通常是以V02+和VOf的形式存在。全轨液流电池的原理如图1-3所示，电池的标准开路电位为1.26 V。据报道,在2.0 mol_dm_3 VOSO4/2.5 mol dm"^ H2SO4的溶液内，当充电深度为50%时，开路电压为1.35 V，充电深度达到100%时为1.60 V[36]。充放电过程反应如下：V2+—v3++e-， E° = -0.26V vs. NHE, (1-3)+ H2O ^ VO2 + 2H^ + e", E?=1.00Vvs.NHEo (1-4)上世纪80年代到90年代间，全轨电池被Skyllas-Kazacos课题组和日本的工业机构进行了详细的研究[123>124]。2002年以来，全轨电池的研究与应用已经遍布全世界

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2993052