液流電池用鈦基負(fù)極電解液的研究與應(yīng)用.pdf

1、本論文圍繞液流電池用鈦基負(fù)極電解液的電化學(xué)性質(zhì)和電池應(yīng)用展開研究，采用電化學(xué)測試方法，探究該電解液的電化學(xué)可逆性以及濃度變化和溫度變化對其性能的影響和電解液在電極表面的反應(yīng)機(jī)理;利用不同離子交換膜組裝Ti-V液流電池，比較其電池性能;選擇一種適合該負(fù)極電解液的電池隔膜，研究組裝Ti-V單電池的各項(xiàng)具體性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　采用電位滴定法作出滴定曲線（E-V曲線），并對其做一次微分處理得到一次微分曲線△E/△I--V

2、曲線，測得電解液Ti3+的準(zhǔn)確濃度為1.3mol/L。循環(huán)伏安測試表明升溫有利于Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)電對在HCl溶液中的電化學(xué)可逆性;在10～40℃的范圍內(nèi)，電化學(xué)反應(yīng)的可逆性與溫度上升呈正相關(guān)關(guān)系。動電位極化測試表明，溫度升高有利于提高電荷在電極表面的傳遞速率。
　　交流阻抗測試表明隨溫度上升，電解液的溶液電阻降低，Ti3+擴(kuò)散系數(shù)增大;電化學(xué)反應(yīng)電阻降低，溫度升高增大了反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)。交流阻抗擬合結(jié)果表明:隨濃度的升高，溶液

3、的歐姆阻抗RL值和電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct值都相應(yīng)增大;隨濃度下降，副反應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)電阻降低。旋轉(zhuǎn)圓盤電極測試表明隨溶液的濃度增加，Ti3+擴(kuò)散系數(shù)降低;極限電流iL隨測試轉(zhuǎn)速加大,達(dá)到平臺電位值（剛達(dá)到極限電流時(shí)的電位）之前,Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)反應(yīng)的電位受擴(kuò)散和電化學(xué)反應(yīng)混合控制;在平臺電位后，本體溶液及活性物質(zhì)補(bǔ)充及時(shí)的情況下,Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)反應(yīng)完全受電化學(xué)反應(yīng)控制。
　　采用商業(yè)品Nafion117陽離子交換膜、商業(yè)

4、品FAA陰離子交換膜和實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Cardo-QPEK陰離子交換膜作為隔膜，組裝了Ti-V液流電池，并對其電池運(yùn)行性能進(jìn)行了對比。研究發(fā)現(xiàn)Nafion117膜在電池測試中具有良好的離子傳導(dǎo)率和低阻活性金屬陽離子性能;FAA膜組裝的電池離子傳導(dǎo)性較差;而Cardo-QPEK膜液流電池不僅具有良好的離子傳導(dǎo)性，同時(shí)具有較好的離子選擇性。用該膜組裝的Ti-V液流電池的充電平臺為1.2V，放電平臺為0.95V，電流效率在98％～99.9％之間，