全釩液流電池電極材料的改性及電池結(jié)構(gòu)的組裝優(yōu)化.pdf

1、論文圍繞釩電池用碳紙電極材料的表面改性，著重對(duì)碳紙進(jìn)行了酸、熱改性研究；探討了正極電對(duì)V（Ⅳ）/V（Ⅴ）在碳紙電極上的反應(yīng)機(jī)理；研究了鈦網(wǎng)用集流體電池的電性能并對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，主要內(nèi)容如下： 采用紅外光譜和掃描電鏡等手段研究了濃硫酸處理前、后碳紙的表面結(jié)構(gòu)和形貌的變化。并對(duì)酸處理碳紙的電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明酸處理后，碳紙表面有-COOH官能團(tuán)生成，其電化學(xué)活性增強(qiáng)。酸處理后的碳紙電極組裝成的動(dòng)態(tài)電池在電流密度3

2、0 mA·cm-2時(shí)有良好充放電性能，平均電流和電壓效率達(dá)到96.2％和84.5％。 采用紅外光譜、比表面檢測(cè)手段研究了碳紙435℃熱處理前后的表面結(jié)構(gòu)和比表面積的變化。結(jié)果表明熱處理10H的碳紙比表面積顯著增大，表面有-COOH官能團(tuán)生成，其電化學(xué)活性顯著增強(qiáng)。熱處理后的碳紙作為電極組裝成的電池在電流密度100mA·cm-2時(shí)仍有良好充放電性能，平均電流和電壓效率達(dá)到98.5％和77.7％。 采用循環(huán)伏安、極化曲線和交

3、流阻抗技術(shù)研究了在0.8mol/L的VOSO4+3.0 mol/L H2SO4中，V（Ⅳ）/V（Ⅴ）電對(duì)在碳紙電極上的反應(yīng)機(jī)理及可能的速度控制步驟。研究結(jié)果表明：V（Ⅳ）/V（Ⅴ）電對(duì)在碳紙電極上的反應(yīng)屬準(zhǔn)可逆過程，且氧化過程包含有后置化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟，計(jì)算得到VO2+的擴(kuò)散系數(shù)為4.5×10-5 c㎡/s，交換電流密度為6.7×10-4mA·cm-2。理論計(jì)算得到了電化學(xué)步驟和后置化學(xué)轉(zhuǎn)化過程分別為控制步驟時(shí)的Tafel斜率值0.12和0