釩氧化還原電池碳紙電極改性研究.pdf

1、由于碳紙材料親水性差，電化學(xué)活性較低，在用作釩電池電極前需對其進行改性。論文對碳紙電極分別進行了水熱氧化及水熱氨化法處理，探討了親水性的改善與Ⅴ(Ⅳ)/(Ⅴ)電對在電極上反應(yīng)活性的關(guān)系，主要內(nèi)容如下:
　　 研究了釩電池用碳紙電極的水熱酸氧化法，將處理用硫酸的濃度降至了3 mol/L，并與傳統(tǒng)的酸氧化法及熱處理法作了比較，經(jīng)水熱酸氧化后的碳紙電極電化學(xué)活性更好。對水熱氧化的處理條件進行了系統(tǒng)的篩選，最佳處理溫度為180℃，硫酸與

2、雙氧水混合使用比單獨使用處理效果要好，其最佳體積極比為2∶1，對高壓反應(yīng)釜的最佳填充度為30％。使用處理后碳紙電極組裝成的電池，在20 mA/cm2時，電池電流效率為96.6％，電壓效率為86.4％，能量效率達到了83.5％。
　　 在180℃下對碳紙電極進行了不同時間的水熱酸氧化處理，并采用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、接觸角測試對碳紙電極進行了結(jié)構(gòu)表征。傅里葉紅外測試表明羰基和羧基等含氧基團被成功的

3、引入到了碳纖維上，而水的接觸角測試表明，經(jīng)過12h處理的樣品接觸角最小，為100.8°。相應(yīng)的循環(huán)伏安，交流阻抗以及充放電測試結(jié)果均表明此樣品的電化學(xué)性能最好，說明親水性的提高改善了電極的電化學(xué)活性。用此樣品組裝的單電池性能優(yōu)異，在30mA/cm2的電流密度下能量效率達到了80％，相應(yīng)的電流效率和電壓效率分別為96％和84％。
　　 在不同溫度下對碳紙電極進行了水熱氨化處理，處理后碳紙電極的親水性和電化學(xué)活性明顯得到改善，最佳處