蒽醌液流電池及其關(guān)鍵材料的研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益加劇，清潔環(huán)保和高能量效率的新能源成為人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。近年來，清潔環(huán)保的可再生能源，尤其是太陽能和風(fēng)能的利用受到越來越多的國家的關(guān)注，成為未來能源發(fā)展的趨勢。然而可再生能源具有間歇性和不穩(wěn)定性，成為限制其發(fā)展的重要問題。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展是解決這一問題的有效途徑。液流電池技術(shù)由于其較高的循環(huán)效率和較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，成為儲(chǔ)能設(shè)備研究的熱點(diǎn)。液流電池的活性物質(zhì)通常為具有氧化還原性的金屬離子，使液流電

2、池的應(yīng)用受限于金屬種類和儲(chǔ)量。本文提出一種負(fù)極活性物質(zhì)為羥基蒽醌，正極為亞鐵氰化鉀的有機(jī)液流電池。蒽醌在自然界中普遍存在，不僅不受儲(chǔ)量限制，而且更加環(huán)保，亞鐵氰化鉀是一種常用的食品添加劑。這些廉價(jià)易得的原料很大程度上降低了液流電池成本。因此有機(jī)液流電池具有更大的發(fā)展?jié)摿?，成為液流電池研究的熱點(diǎn)。
　　本文對(duì)三種羥基蒽醌進(jìn)行了物理化學(xué)性能研究。對(duì)比研究了三種羥基蒽醌的傅立葉變換紅外光譜和在紫外可見光譜。通過電化學(xué)性能測試得到1,4-

3、二羥基蒽醌(1,4-DHAQ)、1,8-二羥基蒽醌和2,6-二羥基蒽醌在堿性條件下均具有較好的電化學(xué)可逆性。三種羥基蒽醌分別作為負(fù)極活性物質(zhì)，亞鐵氰化鉀作正極活性物質(zhì)組裝成液流電池，進(jìn)行了電池的交流阻抗和充放電性能測試。得到2,6-二羥基蒽醌作為負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)電池的整體性能最好。
　　本文首先采用溶液澆筑法制作了Nafion膜和Nafion/PTFE復(fù)合膜。并對(duì)兩種膜進(jìn)行了紫外可見光譜、傅立葉變換紅外光譜、吸水率和溶脹率的測試分析

4、。兩種膜分別作為液流電池隔膜，與負(fù)極活性物質(zhì)1,4-二羥基蒽醌，正極活性物質(zhì)亞鐵氰化鉀和石墨板組成單電池，進(jìn)行了電池的交流阻抗和充放電性能測試。結(jié)果表明，Nafion/PTFE復(fù)合膜可以代替Nafion膜在蒽醌液流電池中使用，這大大降低了液流電池的成本。基于聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜在鋅溴液流電池中的良好性能，文中用該膜作為蒽醌液流電池隔膜，電池表現(xiàn)出較好的性能。
　　為了修飾液流電池電極，本文最后介紹了交叉碳納米環(huán)的合成方法，在透射