全钒氧化还原液流电池隔膜的改性研究

全钒液流电池的隔膜是限制该电池体系实际应用的关键因素之一,现在通常采用的Nafion隔膜虽然电化学性能和使用寿命优异,但是较大的钒离子透过率和高昂的成本限制了其广泛应用。本文选择了一种国内生产的用于水处理的隔膜进行改性研究,电化学试验表明:对该膜应用Nafion溶液浸泡的方法进行改性,可以在有效降低成本的同时达到较好的电化学性能,电流效率较高,但电压效率随电流密度升高下降较为明显;同时钒离子的透过率比Nafion膜大为改善,但是稳定性有待于进一步提高。     

全钒液流电池电解液的研究进展

为探索钒电池电解液的研究发展,文章通过对比研究,对全钒液流电池电解液的制备方法、电解液的组成和添加剂对电解液的稳定性、电化学活性的影响等方面进行分析,较为全面阐述了当前钒电池电解液研究的方向和取得的进展,指明了钒电池电解液的研究方向。     

全钒液流电池关键技术进展与发展趋势

能源自古以来就是社会赖以生存、发展的基础，面对全球化石资源消耗所引起的自然环境和天气恶化，全世界开展了低碳战略部署，着力推动可再生绿色能源的持续利用。全钒液流电池储能系统可以解决绿色能源(风能、水能和太阳能等)波动性强、不连续和受环境、天气限制的难题。电解液与电堆是钒电池系统的重要组成部分，两者决定了钒电池容量、功率和稳定性等性能，同时也是钒电池产业成本主要支出口。介绍了国内外钒电池电解液、电堆近年的研究进展、关键技术和商业化应用，讨论了全钒液流电池的发展潜力与后续方向。     

全钒液流电池正极和负极材料的处理方法

为了获得大反应电流,全钒氧化还原液流电池使用聚丙烯腈基碳毡为电极活性材料.在空气中热处理碳毡可以增加其表面含氧官能团浓度,改善碳毡的亲水性,降低反应过电位.实验表明:电池的过电位主要由正极反应造成;热处理正极碳毡可以大大降低电池极化内阻,负极碳毡热处理后降低了析氢过电位,从而降低了电池的电流效率;正极使用热处理后的碳毡,负极使用未经处理的原毡,可以获得更好的电池能量效率.     

全钒液流电池离子交换膜性能研究

考查了全钒液流电池用离子交换膜PE-01膜和Nafion膜的物理和电化学性能.研究表明:全氟化Nafion膜的离子交换容量和化学稳定性优于PE-01膜, Nafion膜的导电性好,适合大电流充放电,但正、负极钒溶液更易于相互渗透,水的转移较快,电池的库仑效率较低.PE-01均相膜的离子水迁移量与VO.2 扩散性比Nafion膜低.     

基于金属有机电解质的双相氧化还原液流电池

本文将一组金属有机电解质应用于双相氧化还原液流电池。该电解质由铁和联吡啶衍生物配体组成络合物,带有+2或+3价离子电荷,只溶于乙腈和3-戊酮等有机溶剂,但极不溶于水。特别是铁(II)-4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶络合物的3-戊酮溶液在1.2V vs. SHE的电位下循环时表现出优异的电化学可逆性、动力学和稳定性。这是首次报道这些电解质有机溶液在氧化还原液流电池中的应用。     

氧化还原液流电池卤化钒电解液的性能研究

采用循环伏安法、线性扫描伏安法和交流阻抗技术分别研究了石墨电极在不同浓度的卤化钒电解液中的电化学性能,并研究了不同浓度电解液的黏度性质。结果表明:卤化钒电解液中当溴的浓度在1.0~1.5 mol/L时黏度为1.0×10-3Pa.s左右,溶液的粘滞阻力较小;在石墨电极上的得到的循环伏安曲线氧化峰电流与还原峰电流之比约为1,且峰电位差较小,电极反应的可逆性较强;交流阻抗分析可知溶液电阻在此浓度范围内也较小,约为1Ω;交换电流密度和反应速率常数的计算结果表明,该电解液中溴浓度在1.0~1.5 mol/L时达到了最好的动力学性质。上述分析认为此浓度范围的电解液适合作为溴化钒氧化还原电池的正极电解液。     

硫-磷混合酸全钒电解液设计及电化学性能研究

全钒氧化还原液流电池(简称钒电池)作为一种大型储能技术,因其具有安全性高、稳定性好、使用寿命长、设计灵活、对环境影响小等优点而受到广泛关注。然而,钒电池因为钒化合物溶解度和钒离子的稳定性,使其发展和商业化应用受到一定程度限制。本文为提高钒电池的容量、能量密度和高温稳定性,对硫磷混合酸体系钒电解液的主要成分与其性能影响进行研究。通过电解液的稳定性、电化学性能和电池性能测试与分析,研究表明硫磷混酸体系可明显改善五价钒电解液高温稳定性,在50℃时,稳定时间较同浓度硫酸体系延长68 h。但当磷酸浓度超过0.2 mol/L,会产生新的磷酸氧钒沉淀,并且原有的五氧化钒沉淀逐渐消失。当硫磷混合酸电解液浓度组成为钒离子浓度为2.0 mol/L、硫酸浓度3.0 mol/L、磷酸浓度0.15 mol/L时,可以在50℃稳定运行,经100次充放电,硫磷混酸电解液无任何沉淀产生,其比容量为16.9 Ah/L,能量密度21.5 Wh/L,库伦效率可达94.0%。     

氢气焙烧还原制备全钒液流电池用V2O3

针对氢气焙烧还原偏钒酸铵（AMV）制备全钒液流电池V2O3的试验条件、晶相和微观结构的影响展开研究。结果表明,优选试验条件为：氢气还原温度575 ℃、氢气还原时间1 h、氢气气流速率100 mL/min、还原后随炉冷却。通过上述试验方案获得的样品基本全部为V2O3,主晶相为V2O3,微观结构上晶粒饱满且以片状物或块状物的形式紧密堆积在一起。最终可生产电池级V2O3,并制备出合格的全钒液流电池电解液。     

锂离子电池有机电解液成膜添加剂的研究现状

文章综述了锂离子电池有机电解液成膜添加剂的作用原理，具体介绍了CO2、SO2、VC化合物、卤化物、有机铜盐以及马来酐等添加剂的研究现状。     

Cerium-zinc redox flow battery: Positive half-cell electrolyte studies

Experimental work was performed to evaluate the Ce3+/Ce4+ redox couple in methane sulfonic acid (MSA) electrolyte for use in redox flow battery (RFB) technology. The electrochemical behaviour of the Ce3+/Ce4+ in MSA media was investigated using cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, chronoamperometry and rotating disc electrode. The standard rate constant of the Ce3+/Ce4+ redox reaction on graphite electrode in MSA was 4.06×10-4 cm/s. The diffusion coefficient of Ce3+ in MSA was 5.87-6.15×10?6 cm2/s, and was 2.56-2.68×10?6 cm2/s for Ce4+. The energy efficiency of a cerium-zinc test cell was 74.8%. The high stability of cerium salts in MSA media and relatively fast redox kinetics of the Ce3+/Ce4+ redox reaction at graphite ectrode indicated that the Ce3+/Ce4+ might be well suited for use in RFB technology.     

电位滴定法测定钒电池电解液中硫酸根

钒电池电解液的酸根组成和浓度会严重影响电池的效率,需要准确地测定各种酸根的浓度,以便及时地进行调节。重量法是测定硫酸根的经典方法,但操作步骤繁琐、耗时较长,不能满足过程控制调整的要求。实验采用EDTA络合钒,再以NaOH标准滴定溶液利用酸碱滴定法测定溶液中总氢离子浓度,根据样品中不同价态钒的浓度通过计算即可得到样品中硫酸根浓度,实现了电位滴定法对含钒电解液中硫酸根离子的检测。实验对EDTA加入量、EDTA加入形式进行优化。分别按照实验方法和重量法测定1个钒电池电解液中硫酸根,两种方法无显著性差异;按照实验方法对两个钒电池电解液样品中硫酸根进行加标回收试验,回收率为98.9%~100.0%;按照实验方法测定3个钒电池电解液样品中硫酸根,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.13%~1.2%。分别使用实验方法和重量法测定含有不同价态钒的3个钒电池电解液中硫酸根,结果相吻合。     

锌铈液流电池研究进展

能源是经济发展和人们生活的重要物质基础.化石燃料的过度消耗加速了能源危机和环境污染的出现.新能源的利用是解决能源问题和环境问题的必然选择.太阳能、风能和潮汐能等新能源发电具有间歇性的特点,给电网的安全稳定运行带来很大的挑战.储能技术是新能源开发的关键技术.在各种储能技术中,电化学储能日益受到重视.液流电池是一种高效大规模储能系统.锌铈液流电池是已知的单电池电压最高的水溶液电解质电池.文中阐述了锌铈液流电池的工作原理,从正半电池反应、负半电池反应和隔膜3个方面综述了当前的研究进展.指出了锌铈液流电池研究中需重点关注的基础问题.     

Zn/Fe液流电池石墨毡电极研究

将离子修饰后的石墨毡用作Zn/Fe液流电池电极.利用H₂O₂将石墨毡表面处理后放在装有硝酸钴和硝酸镍溶液中,并且在60 ℃水浴下处理24 h.利用SEM和EDS对修饰后的石墨毡进行表面形貌分析和元素分析,并研究修饰后的石墨毡对Zn/Fe液流电池电化学性能的影响.结果表明,修饰后的石墨毡,其氧化峰和还原峰明显变高,内阻减小;修饰后的石墨毡作为电极时,其充放电容量增大,库仑效率达到80 %.      

Hierarchical porous carbon toward effective cathode in advanced zinc-cerium redox flow battery

Advanced zinc-cerium redox flow battery(ZCRFB) is a large-scale energy storage system which plays a significant role in the application of new energy sources. The requirement of superior cathode with high acitivity and fast ion diffusion is a hierarchical porous structure, which was synthesized in this work by a method in which both hard template and soft template were used. The structure and the performance of the cathode prepared here were characterized and evaluated by a variety of techniques such as scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), cyclic voltammetry(CV), linear sweep voltammetry(LSV), and chronoamperometry(CA). There were mainly three types of pore size within the hierarchical porous carbon: 2 μm, 80 nm, and 10 nm. The charge capacity of the cell using hierarchical porous carbon(HPC) as positive electrode was obviously larger than that using carbon felt; the former was 665.5 mAh with a coulombic efficiency of 89.0% and an energy efficiency of 79.0%, whereas the latter was 611.1 mAh with a coulombic efficiency of 81.5% and an energy efficiency of 68.6%. In addition, performance of the ZCRFB using HPC as positive electrode showed a good stability over 50 cycles.These results showed that the hierarchical porous carbon was superior over the carbon felt for application in ZCRFB.     

铝空气电池电解液制备高纯氧化铝的工艺研究

随着铝-空气电池应用范围和使用量的扩大,电解液的回收再利用成为了该领域迫在眉睫的问题。文中以铝-空气电池废弃电解液为原料,通过晶种控制沉淀法,加上非常规冶金制得高纯超细氧化铝。主要研究将含有多种杂质的铝酸钠溶液经除杂、晶种分解、酸溶、沉淀、干燥、煅烧、研磨分散制备回收高纯氧化铝,并对产物进行了一系列的表征分析,证明以铝-空气电池废弃电解液为原料可制得形貌规则,纯度在99.99%以上的高纯氧化铝。      

多重氧化的石墨毡作为Zn/Fe液流电池电极

首次通过多重氧化的方法对石墨毡进行改性,并应用在Zn/Fe液流电池中.利用KMnO₄和混酸(V_硫酸:V_磷酸=9:1)在石墨毡表面发生氧化反应后,并用H₂O₂处理石墨毡.利用IR和SEM对所处理的石墨毡官能团结构和表面形貌进行分析,并研究不同温度下处理的石墨毡电极对电化学性能影响.结果表明:水浴50 ℃下处理的石墨毡作为Zn/Fe RFB的电极时,充放电容量最大,氧化峰和还原峰最大;水浴90 ℃处理的石墨毡作为Zn/Fe RFB的电极时,其库伦效率最高,其电压效率、库伦效率和能量效率分别达到84 %、82 %和62 %.      

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒电池硫酸氧钒中钒和硫酸根

全钒液流电池是一种应用广泛的新能源技术,固体硫酸氧钒(VOSO₄·nH₂O,n=3~5)则是制备钒电解液的基础原料,钒及硫酸根含量及其比例关系决定着电解液乃至钒电池的品质,因此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钒电池硫酸氧钒中钒和硫酸根的方法。优选了待测元素灵敏度适中的分析谱线,满足了同时测定钒电池硫酸氧钒中含量范围变化较大的钒和硫酸根的需要,并且优化了分析谱线的积分区域、同步背景校正区域等仪器检测条件,改善方法检测性能。以钒和硫酸根的混合标准溶液系列绘制校准曲线,使用基体匹配法消除基体效应的影响。方法中钒和硫酸根的测定范围分别为15.0%~30.0%和35.0%~50.0%;校准曲线线性相关系数大于0.9999。实验方法用于测定2个硫酸氧钒样品中钒和硫酸根,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)小于0.50%;回收率为96%~104%。分别使用本法测定3个硫酸氧钒样品中钒和硫酸根,并与使用过硫酸铵氧化-硫酸亚铁铵滴定法测定钒、硫酸钡重量法测定硫酸根的结果进行比对,测定结果比较吻合。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒电池硫酸氧钒中钒和硫酸根

全钒液流电池是一种应用广泛的新能源技术,固体硫酸氧钒(VOSO₄·nH₂O,n=3~5)则是制备钒电解液的基础原料,钒及硫酸根含量及其比例关系决定着电解液乃至钒电池的品质,因此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钒电池硫酸氧钒中钒和硫酸根的方法。优选了待测元素灵敏度适中的分析谱线,满足了同时测定钒电池硫酸氧钒中含量范围变化较大的钒和硫酸根的需要,并且优化了分析谱线的积分区域、同步背景校正区域等仪器检测条件,改善方法检测性能。以钒和硫酸根的混合标准溶液系列绘制校准曲线,使用基体匹配法消除基体效应的影响。方法中钒和硫酸根的测定范围分别为15.0%~30.0%和35.0%~50.0%;校准曲线线性相关系数大于0.9999。实验方法用于测定2个硫酸氧钒样品中钒和硫酸根,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)小于0.50%;回收率为96%~104%。分别使用本法测定3个硫酸氧钒样品中钒和硫酸根,并与使用过硫酸铵氧化-硫酸亚铁铵滴定法测定钒、硫酸钡重量法测定硫酸根的结果进行比对,测定结果比较吻合。