基于电化学改性石墨电极构建钒/钛液流电池

在2.0 mol/L HClO_4溶液中通过恒电流阶跃方法制备了电化学改性石墨电极(MGE)。发现其在硫酸溶液中对V(Ⅳ)/V(Ⅴ)和Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)氧化还原反应具有良好的催化可逆性,并提出了受电位影响的电极表面含氧官能团电对与金属离子电对间的氧化还原协同作用机理。将V(Ⅳ)/V(Ⅴ)和Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)分别作为正、负极活性物质构建成氧化还原液流电池并评价其充放电性能。在10 mA/cm~2下恒流充放电,相应的电压效率为94.2%,能量效率达到91%,展示了基于MGE构建的钒/钛液流电池潜在的应用价值。     

硝酸氧化热处理对活性炭的影响

通过HNO3氧化和100～700℃不同温度热处理,在活性炭表面产生了不同含量的含氧官能团,用Boehm滴定法测定了官能团的含量和种类,用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电方法调查了有机体系中含氧官能团对活性炭电容行为的影响。结果表明：较高的HNO3浓度氧化产生较多的热解产物为CO2的基团,热处理降低含氧官能团特别是羧基等热解产物为CO2的基团的含量。比电容与官能团总数没有关联,但与[酚羟基]＋[羰基]-[羧基]-[内酯基]（[X]表示X的含量）成正相关。氧化提高了比电容,但同时增加了内阻,500℃时热处理的试样获得最高比电容,从原始样的146 F/g增加到163 F/g。     

H_2-Fe~(3+)/Fe~(2+)氧化还原液流电池初步研究

提出一种新型氧化还原液流电池:H2-Fe3+/Fe2+氧化还原液流电池。系统研究了Fe3+/Fe2+电对于未处理与热处理聚丙烯腈基石墨毡上的电化学性能及两种石墨毡组装电池充放电性能。实验结果表明:经热处理之后,石墨毡电化学反应活性面积变大,Fe3+/Fe2+电荷传递阻抗降低,从而降低了电池极化。以热处理石墨毡为电池正极,碳纸为负极组成电池,在50 m A/cm2充放电时,电压效率为87.43%,与用未处理石墨毡组装电池相比,电压效率提高11.82%,内阻降低50%。     

Fe/Cr液流电池用PAN基石墨毡电极改性研究

采用SEM、FTIR检测手段研究石墨毡于550℃在空气中氧化后纤维表面形貌以及官能团含量的变化。结果表明:550℃氧化处理5 h的石墨毡,比表面积显著增大,表面的-COOH和-OH官能团数目增多。处理后的石墨毡组装成电池后,于60 m A/cm2充放电电流密度下进行充放电测试,电池的性能明显提高,平均电流效率达到94.60%,平均电压效率达到85.36%,平均能量效率达到80.75%,多次充放电测试表明,循环性能稳定;I-V测试表明,电池的充放电内阻明显降低。     

全钒液流电池用碳毡电极的改性研究

分别采用普鲁士蓝(Prussianblue,PB)和草酸对聚丙稀腈基(PAN)碳毡进行修饰处理,通过循环伏安法研究了修饰后材料在钒溶液中的电化学性能。结果表明PB修饰碳毡电极对V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对具有良好的电催化性能,V(Ⅱ)/V(Ⅲ)电对在草酸修饰碳毡电极上的活性相比处理前也有较大改善。分别以这两种修饰电极为正负极组装全钒氧化还原液流电池(VRB),通过电池性能测试获得了最适宜的修饰条件。使用修饰电极的静态钒电池在电流密度为35mA·cm-2时电压效率可达83.28%。     

VRB电解液的高锰酸钾电位滴定分析

分析钒离子的状态及浓度,可检测全钒氧化还原液流电池(VRB)的荷电状态、容量和充放电效率.采用KMnO4(NH4)2Fe(SO4)2体系为滴定剂的电位滴定法来分析钒电解液,可测定电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)和V(Ⅴ)的单一价态、混合价态离子浓度及电解液的总钒浓度.结果表明:测得的各价态钒及总钒的相对标准偏差(N...     

全钒离子液流电池初步研究

简要介绍了钒电池研究样品的组成,工作原理及其充放电特性。结果表明,钒电池正负极活性物质的电位可以粗略代表其带电状态,且钒电池电压效率随充放电电流密度的提高而下降,充电效率则相反。钒电池大电流充放电承受能力强,特别适用于需要快速充电和大电流放电的场合。     

钒电池充放电过程离子变化规律研究

采用电位滴定法测定了钒离子浓度,并与钒化学分析方法(GB)测定结果进行了对比.在此基础上.研究了钒电池在一定充电深度下充放电过程中正负极不同价态钒离子浓度变化规律.结果表明.在钒电池多次循环过程终态时.无论是充电状态.还是放电状态.正负极电解质中钒离子浓度变化规律一致.即正极V5 离子浓度随电池循环次数的增加而升高;负极V2 离子浓度随电池循环次数的增加而降低.并且这种失衡现象严重影响着电池的寿命和效率.因此,若想延长电池循环寿命.保证电池设计容量和效率,如何有效控制正负极电解质中V2 与V2 离子实际浓度与理论值相匹配是电池运行中的关键问题.     

褐煤热解过程中含氧官能团的演化

基于热重红外技术(TG-FTIR)对神华褐煤进行热解实验研究,在线检测热解过程中含氧气体的释放规律,并通过傅里叶变换显微红外分析不同温度下煤焦样中含氧官能团的赋存状态和含量变化。将宏观产物信息与微观含氧官能团的变化相结合,推断出含氧官能团在热解过程中的演化以及发生的基团反应,以达到揭示褐煤热解机理的目的。结果表明:热解过程中的含氧气体生成特性可以较好地反映煤中的羟基、羧基、羰基等含氧官能团的演变规律;煤中的含氧官能团具有较高的活性,大部分有机含氧官能团的转化主要发生在500℃以下,在500℃以上除少量的氢键难以去除外,其他含氧官能团均检测不到;500℃以上的含氧气体释放主要来源于煤中的矿物质分解。     

钒氧化还原液流电池的充放电特性

采用恒流限压充放电法,研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响,同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况,初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式.理想的充放电电流密度为63.8 mA/cm2,对应的库仑效率是95.09%,能量效率是70.79%.充电电压上限不能超过1.75 V.