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%。     

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.     

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...     

普鲁士蓝对钒电池中V(Ⅴ)/V(Ⅳ)的电催化

用化学法制备了普鲁士蓝(PB)修饰电极,并研究了它对不同浓度钒溶液中V(Ⅴ)/V(Ⅳ)的电催化作用。循环伏安实验表明这种修饰电极对V(Ⅴ)/V(Ⅳ)的电催化性能较好,特别是对浓度为0.1mol/L、0.5mol/L、2.5mol/L的VOSO4溶液的氧化还原起正催化作用,并且这种修饰电极具有较好的稳定性。从循环伏安曲线上推测是普鲁士蓝自身的氧化还原反应催化了V(Ⅴ)/V(Ⅳ)的氧化还原反应。     

液流铬电池的电性能

采用全新的全铬体系组装液流电池,正极电液由铬酐和硫酸溶液组成,负极电液由硫酸铬和硫酸溶液组成.对电池进行了恒电流充放电实验,结果显示全铬体系液流电池容量大约是传统Fe-Cr液流电池容量的6倍.对三种不同的石墨电极在负极电液中进行循环伏安实验,实验结果表明热处理的石墨和重铬酸钾处理过的石墨能提高电极反应的活性和可逆性,在充放电实验中还能防止石墨侵蚀.同时循环伏安实验结果表明:Cr(Ⅵ)还原反应不是直接形成Cr(Ⅱ),而是存在Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅴ),Cr(Ⅴ)→Cr(Ⅳ),Cr(Ⅲ)→Cr(Ⅱ)还原反应,最后探讨了电极反应过程.     

钒电池电解液的电位滴定分析

介绍了全钒氧化还原液流电池(以下简称钒电池)电解液中钒价态的电位滴定分析方法。该法适用于钒电池电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、V(Ⅴ)及总钒的测定。结果表明,所测各价态钒及总钒的相对标准偏差(N=6)均不超过2.09%,可满足钒电池电解液中钒价态的分析需要。     

全钒氧化还原液流储能电堆

采用高密度石墨板为集流板,质子交换膜为隔膜,多孔碳材料为电极,组装成全钒氧化还原液流电池,研究了不同质子交换膜、多孔碳材料和电解液的流量对电池性能的影响,用15个单电池组装成了全钒氧化还原液流储能电堆,电堆的电极和隔膜的有效面积均为546 cm2,并对电堆的充放电性能进行测试和表征.结果表明,以PVDF-g-PSSA膜为隔膜,聚丙烯腈石墨毡为电极的全钒氧化还原液流储能电堆充放电可逆性能好,能量效率随着充放电电流密度增加而减小,电流密度在40 mA/cm2左右时,能量效率高达82.3%,电堆的库仑效率随电流密度增加而增加,电流密度超过1 00 mA/cm2时,库仑效率可达94.5%.     

电流密度和温度对钒电池性能的影响

全钒氧化还原液流电池以其众多的优点日渐成为研究热点。应用自制膜,自主组装了10电池电堆进行测试,测试过程中单电池电压不高于1.7 V,采用恒流模式研究了不同电流密度对电堆充放电性能的影响,并进行了原因分析。在最佳电流密度57.9 m A/cm2条件下,研究了电池运行温度对电解液利用率的影响。     

V(Ⅳ)电解液中残留草酸的电位滴定分析和去除

建立了一种以高锰酸钾溶液为滴定剂的电位滴定方法,实现了全钒氧化还原液流电池V(Ⅳ)电解液中残留草酸的定性和定量测定.结果表明,在V(Ⅳ)电解液中,用高锰酸钾溶液滴定草酸时的终点电位在1 070 mV左右,相对标准偏差小于3.6％,回收率为98.7％ ～ 104.2％.此外,基于该电位滴定方法,分析了加热过程中残留草酸含量的变化,表明加热可去除V(Ⅳ)电解液中残留草酸的可行性.为全钒氧化还原液流电池V(Ⅳ)电解液中草酸的检测和去除提供了可靠的依据.     

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%。     

Electrochemical behavior of the Ⅴ(Ⅳ)/Ⅴ(Ⅴ) couple in sulfuric acid medium

The electrochemical behavior of the Ⅴ(Ⅳ)/Ⅴ(Ⅴ) redox couple at a glassy carbon electrode was investigated. Cyclic voltammetry(CV) results indicated that electrode process of the Ⅴ(Ⅳ)/Ⅴ(Ⅴ) couple was electrochemically quasi-reversible with a rate constant of 8×10 -4 cm/S . Increasing concentration of sulfuric acid was electrochemically favourable for the Ⅴ(Ⅳ)/Ⅴ(Ⅴ)couple while elevated temperature was unfavourable for this system. Constant-current electrolysis results showed that current efficiency of more than 95 % could be achieved, which indicated that the Ⅴ(Ⅳ)/Ⅴ(Ⅴ) couple had excellent electrolytic performance and was suitable for the application as the anolyte of redox flow batteries.     

石墨在钒电池电解液中的电化学行为

为进一步认识石墨材料在钒电池集流体中的稳定性机理及其影响因素,探讨其作为钒电池关键材料的可行性,进行了循环伏安(CV)、充放电测试.结果表明,石墨在高浓度硫酸溶液中容易形成一阶石墨层间化合物( GIC),其在高电压下容易形成石墨氧化物(GO),使得钒离子在正极反应的可逆性遭到破坏,反应极化增大,电池的性能急剧下降.GO...     

锂离子蓄电池用天然石墨负极材料

报道了一种高性能锂离子蓄电池用球型天然石墨负极材料,这种材料由天然石墨经球型化处理和化学气相包覆得到.研究了包覆过程中热处理温度、碳包覆量对材料电化学性能的影响.优化条件下得到的碳包覆天然石墨材料首次充放电效率达到92%,可逆比容量为330 mAh/g,50次循环容量维持率为98%.     

不同维度炭材料对Li_4Ti_5O_(12)/C阳极电化学性能的影响

选取三种不同维度的炭材料[乙炔黑(AB)、纳米碳纤维(CNF)、膨胀石墨微粉(EG)]作为Li4Ti5O1(2简称LTO)的导电添加剂,研究了LTO/C复合电极的电化学性能。倍率放电以及电化学阻抗谱,结果表明在AB导电剂中添加CNF,形成了一个有利于电子输运的三维导电网络,LTO/(AB+CNF)电极表现出良好的大电流放电性能;二维结构EG的加入不利于锂离子的快速输运,降低了LTO的大电流放电性能。进一步研究发现,在LTO烧结前加入CNF能够形成外形规则、粒径小、分布均匀的LTO晶粒,进一步提高了材料的电化学性能。     

原位复合制备Li4Ti5O12包覆石墨及电性能研究

以醋酸锂、钛酸丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用原位复合法制备Li4Ti5O12包覆石墨新型负极材料,记为LTO-Go采用扫描电镜( SEM)、能谱分析(EDS)、电化学和交流阻抗测试对LTO-G进行表征.结果表明石墨表面包覆了一层Li4Ti5O12,使得首次的可逆容量和库仑效率达到346.2 mAh/g和94％,分别比原始...     

电催化合成酸性过氧化氢的研究

在燃料电池型反应器中,以基于BP2000/PTFE材料制备的气体扩散电极作为阴极电极,以循环流动的硫酸溶液作为电解液,进行电化学合成过氧化氢的研究。探讨了电催化氧还原反应制备过氧化氢的反应过程及机理,同时分析了不同催化剂、电解液p H及电解电压对电解效果的影响。结果表明较优的电解条件是:阴极催化剂采用BP2000的担载量为2 mg/cm2,外加电压为1.5 V。在0.5 mol/L H2SO4溶液中生成过氧化氢的电流效率可达70%,过氧化氢浓度达到1.38mol/L(质量分数约为4.7%)。     

硫酸溶液中V(IV)/V(V)电对在碳纸电极上的阻抗特性

用交流阻抗结合循环伏安方法研究了硫酸溶液中V(IV)/V(V)电对在碳纸电极上的阻抗特性。结果表明,碳纸电极在开路电位[0.2V(vs.SCE)]下仅表现为–COH/–C=O电对的氧化还原行为。在极化电位0.7-1.2V下测得的交流阻抗是由于V(IV)/V(V)电对的氧化还原行为引起的。极化电位对V(IV)/V(V)电对的交流阻抗参数影响很大,电荷转移电阻及双电层电容在0.9V的极化电位下出现最小值,而扩散电容在此电位下则有极大值,这种影响规律与通过控制V(IV)和V(V)离子在电解液中的比例能构筑不同开路电位的钒电解液中所得的规律相同。     

多硫化钠/溴液流电池的初步研究

以聚丙烯腈石墨毡和化学沉积镍钴合金的泡沫镍为正、负极电极材料,4 mol/L NaBr、1.3 mol/L Na2S4为正负极电解液,研究了常温下多硫化钠/溴液流电池的开路电压、正负极电位随电池充放电容量的变化规律,测定并分析了电池及正负极充放电时的极化曲线及电池的循环性能.结果表明:所用的电极材料对电池正负极反应的电催化活性好,当充放电电流密度为30 mA/cm2时,该电池库仑效率达96.1%,能量效率为69.4%(43次结果平均值).     

石墨形貌对锂离子电池倍率性能的影响

选取了4类不同形貌的人造石墨样品作为锂离子动力电池的负极材料,结合XRD、SEM等手段对石墨的结构、形貌和物理性能进行分析,并组装圆柱形磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池进行电化学性能测试,综合考察石墨形貌对动力电池倍率性能的影响。采用二次造粒型石墨负极的LiFePO_4电池表现出较好的倍率和循环性能,6C倍率放电保持率达105.9%,6C放电温升32℃,6C循环200次,容量保持率91.06%。