液流电池用钛基负极电解液的研究与应用

发布时间：2017-10-01 15:00

  本文关键词：液流电池用钛基负极电解液的研究与应用

  更多相关文章： 液流电池 钛基电解液 循环伏安法 交流阻抗法 RDE 电池测试

【摘要】：本论文围绕液流电池用钛基负极电解液的电化学性质和电池应用展开研究,采用电化学测试方法,探究该电解液的电化学可逆性以及浓度变化和温度变化对其性能的影响和电解液在电极表面的反应机理；利用不同离子交换膜组装Ti-V液流电池,比较其电池性能；选择一种适合该负极电解液的电池隔膜,研究组装Ti-V单电池的各项具体性能。本论文的主要研究内容如下：采用电位滴定法作出滴定曲线(E-V曲线),并对其做一次微分处理得到一次微分曲线△I/△I-V曲线,测得电解液Ti3+的准确浓度为1.3mol/L。循环伏安测试表明升温有利于Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)电对在HC1溶液中的电化学可逆性；在10～40℃的范围内,电化学反应的可逆性与温度上升呈正相关关系。动电位极化测试表明,温度升高有利于提高电荷在电极表面的传递速率。交流阻抗测试表明随温度上升,电解液的溶液电阻降低,Ti3+扩散系数增大；电化学反应电阻降低,温度升高增大了反应动力学系数。交流阻抗拟合结果表明：随浓度的升高,溶液的欧姆阻抗RL值和电荷转移阻抗Rct值都相应增大；随浓度下降,副反应的电化学反应电阻降低。旋转圆盘电极测试表明随溶液的浓度增加,Ti3+扩散系数降低；极限电流iL随测试转速加大,达到平台电位值(刚达到极限电流时的电位)之前,Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)反应的电位受扩散和电化学反应混合控制；在平台电位后,本体溶液及活性物质补充及时的情况下,Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)反应完全受电化学反应控制。采用商业品Nafion117阳离子交换膜、商业品FAA阴离子交换膜和实验室开发的Cardo-QPEK阴离子交换膜作为隔膜,组装了Ti-V液流电池,并对其电池运行性能进行了对比。研究发现Nafion117膜在电池测试中具有良好的离子传导率和低阻活性金属阳离子性能；FAA膜组装的电池离子传导性较差；而Cardo-QPEK膜液流电池不仅具有良好的离子传导性, 同时具有较好的离子选择性。用该膜组装的Ti-V液流电池的充电平台为1.2V,放电平台为0.95V,电流效率在98%-99.9%之间,能量效率在75%-76%。
【关键词】：液流电池 钛基电解液 循环伏安法 交流阻抗法 RDE 电池测试
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11;TM912
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-29
• 1.1 储能技术15-18
• 1.2 液流电池技术概述18-23
• 1.2.1 液流电池的原理18-20
• 1.2.2 液流电池的结构20-21
• 1.2.3 液流电池的特点21-22
• 1.2.4 液流电池的分类22-23
• 1.3 液-液型液流电池电解液材料概述23-25
• 1.4 液流电池电解液的制备方法25-26
• 1.5 电化学测试方法26-28
• 1.5.1 循环伏安法26
• 1.5.2 动电位扫描法26
• 1.5.3 交流阻抗法26-27
• 1.5.4 电位滴定法27
• 1.5.5 旋转圆盘电极27-28
• 1.6 本课题研究内容及意义28-29
• 第二章 钛基负极电解液的电化学性质29-43
• 2.1 本章概述29
• 2.2 实验部分材料与仪器29-30
• 2.3 实验材料的预处理30-31
• 2.3.1 电极表面的预处理30
• 2.3.2 电解液浓度的测定(电位滴定)30-31
• 2.3.3 稀释电解液31
• 2.4 钛基负极电解液的电化学测试31-32
• 2.4.1 循环伏安测试31-32
• 2.4.2 动电位极化曲线32
• 2.5 实验结果与讨论32-42
• 2.5.1 电位滴定32-34
• 2.5.2 循环伏安测试34-40
• 2.5.3 动电位扫描测试40-42
• 2.6 本章小结42-43
• 第三章 钛基负极电解液在电极表面的电化学反应机理研究43-54
• 3.1 本章概述43
• 3.2 实验材料与仪器43-44
• 3.3 实验材料预处理44
• 3.4 钛基负极电解液的电化学反应参数测试44-45
• 3.4.1 钛基电解液的交流阻抗测试45
• 3.4.2 钛基电解液的旋转圆盘电极测试45
• 3.5 实验结果与讨论45-52
• 3.5.1 电解液的交流阻抗分析46-49
• 3.5.2 旋转圆盘电极分析49-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 钛基负极电解液的液流电池性能应用研究54-61
• 4.1 本章概述54
• 4.2 实验部分材料与仪器54-55
• 4.3 钛基电解液的电池测试55
• 4.4 电池测试结果与讨论55-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 实验结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 研究成果及发表的学术论文67-68
• 作者及导师简介68-69
• 附件69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 耿晓超;朱全友;郭昊;段春明;崔寒松;;储能技术在电力系统中的应用[J];智能电网;2016年01期

2 李鸿鹏;潘建欣;李雪;李保山;王树博;谢晓峰;;液流电池钛基负极电解液在不同温度下的电化学性能[J];化工学报;2015年S1期

3 孙文;王培红;;钠硫电池的应用现状与发展[J];上海节能;2015年02期

4 朱朋朋;赵平;徐艳;文越华;程杰;;全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展[J];电源技术;2015年01期

5 刘然;潘建欣;谢晓峰;王树博;王金海;周涛;;五氧化二钒电解制备全钒液流电池V~(3+)电解液[J];高校化学工程学报;2014年06期

6 刘宗浩;张华民;高素军;马相坤;刘玉峰;;风场配套用全球最大全钒液流电池储能系统[J];储能科学与技术;2014年01期

7 王刚;陈金伟;汪雪芹;田晶;刘效疆;王瑞林;;全钒氧化还原液流电池电解液[J];化学进展;2013年07期

8 崔旭梅;王军;陈孝娥;赵英涛;李云;;全钒氧化还原液流电池一体化复合电极的研究[J];电源技术;2009年11期

9 张华民;;高效大规模化学储能技术研究开发现状及展望[J];电源技术;2007年08期

10 田波,严川伟,屈庆,李华,王福会;钒电池电解液的电位滴定分析[J];电池;2003年04期

，

本文编号：954062