全钒氧化还原液流电池关键材料的研究

【摘要】本文围绕全钒氧化还原液流电池高浓度电解液的制备,离子交换膜的选择,石墨毡电极的处理和修饰,氧化石墨烯添加剂的加入量进行了研究,还对电池各个组件之间的技术参数进行了初步探索。主要内容如卜：1.用化学合成法草酸作为还原剂,通过氧化还原反应制备四价钒离子电解液,该方法操作简单,安全,同时成本较低。通过对电解液紫外可见光谱波长扫描,循环伏安测试以及热稳定性测试可知,电解液中均为四价钒离子,无其它杂质产生,且稳定性良好。2.把三种不同的离子交换膜组装电池,进行电化学性能测试,得出杜邦公司Nafion-117型隔膜的膜面电阻最小,同时隔膜的离子选择透过性优良,降低了电池的自放电行为,提高了电池的充放电效率3.通过实验确定石墨毡电极的预氧化处理的最佳选择为600℃恒温下加热4-5h,此时石墨毡电极具有最佳的电化学活性。将石墨烯沉积到石墨毡电极上修饰电极,测量其伏安曲线然后组装成单电池测量修饰电极对电池容量和能量效率的影响。结果显示,沉积量0.5%为最佳,此时伏安曲线具有最大的氧化还原峰电流,电化学活性最佳。将原始电极和沉积量为0.5%的电极组装为电池,测量结果表明石墨烯的沉积使全钒液流电池的容量提高了12.9%,能量效率也提高了3.37%,使得全钒液流电池的性能有了明显提升。4.以氧化石墨烯(GO)作为全钒液流电池正极电解液添加剂,研究含量分别为0.5%、1%、2%、3%的GO对钒电池正极电解液电导率,循环伏安曲线及电池容量和能量效率的影响。结果表明,扫描速度为5mV·s1时当GO含量为1%时电解液具有最大的氧化峰电流和还原峰电流,分别为172mA和127mA；对比第1次循环与第30次循环的伏安曲线的结果,发现电解液稳定性很好,此时电解液性能也最佳；用GO含量为1%的电解液作为正极电解液组装静态电池,电池30个充放电循环的平均容量比空白的提高了9.8%,容量保持率为85.30%和能量效率79.40%,分别优于空白电池的79.26%和75.35%。
【作者】代威；
【导师】路文江；汤富领；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】全钒氧化还原液流电池；石墨毡；电解液添加剂；氧化石墨烯；电化学性能；

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