多硫化鈉-溴液流儲(chǔ)能電池的研究.pdf

1、本論文工作系國(guó)家“863”能源技術(shù)領(lǐng)域支持課題的主要研究?jī)?nèi)容(課題編號(hào)2005AA516020)。目前面向大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的多硫化鈉/溴液流儲(chǔ)能電池(PSB)使用的碳?xì)蛛姌O制備成本較高，而活性碳電極的應(yīng)用性能較差，能量效率低于60﹪；制備多硫化鈉的高溫合成法以及硫化氫合成法，工藝復(fù)雜，成本高，不適合PSB大規(guī)模應(yīng)用需求；商業(yè)化陽(yáng)離子交換膜選擇性不高，長(zhǎng)期運(yùn)行可造成陰、陽(yáng)極離子互混構(gòu)成交叉污染。 本文采用浸漬還原和化學(xué)鍍法成功地在碳

2、氈基體上直接制備催化劑。化學(xué)鍍法制備的催化劑分布較浸漬還原法均勻，10mgcm-2擔(dān)量即可形成連續(xù)的催化層；采用鈷催化碳?xì)肿鳛镻SB負(fù)極，40mAcm-2循環(huán)能量效率大于80﹪，500h內(nèi)性能衰減小于2﹪?；钚蕴茧姌O加入了導(dǎo)電劑和造孔劑，初始能量效率提高至67～70﹪，但其傳質(zhì)性能仍不能滿足實(shí)際應(yīng)用需要，循環(huán)運(yùn)行過程中電極內(nèi)部發(fā)生硫累積造成效率較快衰減，其孔結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步改進(jìn)。 本文成功地在水相低溫下配制陽(yáng)極電解液并應(yīng)用于PSB

3、。采用溶液平衡模型預(yù)測(cè)了溶液組成與穩(wěn)定性，提高初始[OH-]有利于保持陽(yáng)極溶液pH恒定以及電池充電電壓正常變化，而實(shí)驗(yàn)常使用的1.3MNa2S4+1.0MNaOH陽(yáng)極電解液具有足夠的自分解穩(wěn)定性。定性分析了PSB循環(huán)性能衰減機(jī)理與物流平衡，膜中硫沉積造成Na+傳導(dǎo)率降低是電池效率下降的主要原因，而離子互混非常復(fù)雜，難以量化運(yùn)行過程的電解質(zhì)失衡、水失衡以及pH失衡。 首次提出包括流體分配、離子滲透損失的漏電電流模型，并結(jié)合傳質(zhì)以及