MXene改性全釩液流電池電極性能研究

1文獻(xiàn)綜述1.1選題背景近年來,隨著全球氣候變暖、污染加劇等現(xiàn)象的日益嚴(yán)重,可再生能源也引起了人類的普遍重視,在經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展中,未來發(fā)展需要可持續(xù)、對環(huán)境影響較小的再生能源。其中最富有特色的是太陽光和風(fēng)能，為減少全球能量成本持續(xù)上升和降低污染創(chuàng)造了重大機(jī)會，可再生能源對社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著極其重要的作用。然而，可再生能源在實質(zhì)上是不穩(wěn)定的，比如，在沒有太陽和風(fēng)時，能源會降低影響人們的生活質(zhì)量，所以無論是太陽能還是風(fēng)能，都需要性能優(yōu)異的儲能系統(tǒng)來儲存能量，因此目前研究者們的主要任務(wù)是研究優(yōu)良的儲能設(shè)備。目前比較熱門的儲能系統(tǒng)主要有抽水儲能、超級電容器儲能、電化學(xué)儲能，以及壓縮空氣蓄能等。然而這些系統(tǒng)受到較多方面的限制限制，比如昂貴的價格和需要適應(yīng)強(qiáng)的工作環(huán)境。電化學(xué)儲能較其他儲能系統(tǒng)在這些方面具有更明顯的優(yōu)勢，是最具有潛力和發(fā)展前景的的ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"RiPnyDmI","properties":{"formattedCitation":"\\super[1]\\nosupersub{}","plainCitation":"[1]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":137,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/NAF9NZ5H"],"itemData":{"id":137,"type":"article-journal","abstract":"在“3060”背景下，我國能源發(fā)展模式和能源體系構(gòu)建方式正發(fā)生重大變革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)促使新型儲能技術(shù)尤其是電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)中的地位和作用越來越顯現(xiàn)。鑒于此，首先介紹了電化學(xué)儲能的特點、系統(tǒng)構(gòu)成等；其次，結(jié)合市場調(diào)研情況分析了電化學(xué)儲能的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀；最后，結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀針對電化學(xué)儲能上游產(chǎn)業(yè)、中游產(chǎn)業(yè)以及下游發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了論述。","container-title":"機(jī)電信息","DOI":"10.19514/32-1628/tm.2023.06.008","ISSN":"1671-0797","issue":"6","language":"中文;","page":"28-30","source":"CNKI","title":"電化學(xué)儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展分析","author":[{"family":"申屠驍","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2023"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[1]。在目前的電化學(xué)儲能系統(tǒng)中，被廣泛使用的有鋰離子電池、鈉離子電池、鎳氫電池、鉛酸電池和氧化還原液流電池ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"kgZJWoEI","properties":{"formattedCitation":"\\super[2]\\nosupersub{}","plainCitation":"[2]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":130,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/IBNWUB7G"],"itemData":{"id":130,"type":"thesis","abstract":"近年來,對化石燃料消耗和溫室氣體排放導(dǎo)致了人們對太陽能和風(fēng)能等可持續(xù)能源的高需求;然而,它們在發(fā)電方面的充分利用一定程度上受到其間斷性質(zhì)的限制。為了克服這個問題,需要大規(guī)模的能量存儲系統(tǒng)來穩(wěn)定其能源的輸出。充放電電池被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的選擇。在可充放電電池中,全釩液流電池(Vanadiumredoxflowbattery)因其具有良好的儲能性能而受到越來越多的關(guān)注,成為最具吸引力的電池之一。然而,全釩液流電池儲能系統(tǒng)在高電流密度下能量效率低、極化嚴(yán)重,限制了其在實際工業(yè)方面中的應(yīng)用。電極在全釩液流電池中具有舉足輕重的地位,電極材料由于較差的電催化活性極大地影響了全釩液流電池性能。本文介紹了全釩氧化還原電池的關(guān)鍵材料,電極、隔膜、電解液等,以及釩電池的工作原理?；谠韺﹄姌O材料進(jìn)行改性及提升電池的整體電化學(xué)性能,主要包括:(1)利用碳網(wǎng)制作復(fù)合石墨氈電極用于全釩液流電池,該電極由對苯二胺和植酸在石墨氈纖維上原位聚合而成,然后在惰性氣氛中進(jìn)行高溫煅燒。與未處理石墨氈電極相比,碳網(wǎng)改性后的復(fù)合電極對VO~(2+)/VO_2~+和V~(2+)/V~(3+)氧化還原電對具有更高的電催化活性。與未處理石墨氈電極相比,復(fù)合電極的能量效率在電流密度為200mAcm~(-2)下提高了6%?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)設(shè)計,復(fù)合電極的電池在1000次循環(huán)后,具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,能量效率沒有明顯的衰減。(2)使用多孔石墨氈電極來改善全釩液流電池的電化學(xué)性能。石墨氈電極表面氣孔的產(chǎn)生是由鐵對碳的刻蝕作用引起的。在電流密度為200mAcm~(-2)時,基于多孔石墨電極電池的電壓和能量效率分別達(dá)到72.6%和70.7%,比未處理的石墨氈分別提高8.3%和7.9%。此外,基于GF@P電極的全釩液流電池在200mAcm~(-2)電流密度下的充放電循環(huán)超過500次后,能量效率沒有明顯的下降,顯示具有極高的循環(huán)穩(wěn)定性。","genre":"碩士","language":"中文;","publisher":"湖南理工學(xué)院","source":"CNKI","title":"全釩液流電池石墨氈電極材料的改性及性能研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202101&filename=1020109666.nh&v=","author":[{"family":"張磊","given":""}],"contributor":[{"family":"周從山","given":""},{"family":"吳雄偉","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[2]。鋰離子電池成本高、壽命短，更重要的是其電池容量由活性物質(zhì)的特性決定的，所以在大規(guī)模儲能系統(tǒng)應(yīng)用方面受到了一定的限制ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"C64woLH9","properties":{"formattedCitation":"\\super[3]\\nosupersub{}","plainCitation":"[3]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":14,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/ZFM37D5M"],"itemData":{"id":14,"type":"article-journal","abstract":"Thelithiummetalbatteryisstronglyconsideredtobeoneofthemostpromisingcandidatesforhigh-energy-densityenergystoragedevicesinourmodernandtechnology-basedsociety.However,uncontrollablelithiumdendritegrowthinducespoorcyclingefficiencyandseveresafetyconcerns,dragginglithiummetalbatteriesoutofpracticalapplications.Thisreviewpresentsacomprehensiveoverviewofthelithiummetalanodeanditsdendriticlithiumgrowth.First,theworkingprinciplesandtechnicalchallengesofalithiummetalanodeareunderscored.Specificattentionispaidtothemechanisticunderstandingsandquantitativemodelsforsolidelectrolyteinterphase(SEI)formation,lithiumdendritenucleation,andgrowth.Onthebasisofprevioustheoreticalunderstandingandanalysis,recentlyproposedstrategiestosuppressdendritegrowthoflithiummetalanodeandsomeothermetalanodesarereviewed.Asectiondedicatedtothepotentialoffull-celllithiummetalbatteriesforpracticalapplicationsisincluded.Ageneralconclusionandaperspectiveonthecurrentlimitationsandrecommendedfutureresearchdirectionsoflithiummetalbatteriesarepresented.Thereviewconcludeswithanattemptatsummarizingthetheoreticalandexperimentalachievementsinlithiummetalanodesandendeavorstorealizethepracticalapplicationsoflithiummetalbatteries.","archive_location":"3262??","call-number":"1","container-title":"ChemicalReviews","DOI":"10.1021/acs.chemrev.7b00115","ISSN":"0009-2665","issue":"15","journalAbbreviation":"Chem.Rev.","note":"publisher:AmericanChemicalSociety","page":"10403-10473","source":"72.087(Q1)","title":"TowardSafeLithiumMetalAnodeinRechargeableBatteries:AReview","title-short":"TowardSafeLithiumMetalAnodeinRechargeableBatteries","volume":"117","author":[{"family":"Cheng","given":"Xin-Bing"},{"family":"Zhang","given":"Rui"},{"family":"Zhao","given":"Chen-Zi"},{"family":"Zhang","given":"Qiang"}],"issued":{"date-parts":[["2017",8,9]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[3]。對于鈉離子來說，鈉金屬雖然具有價格低這一優(yōu)勢，但鈉離子電池能量密度低，續(xù)航里程只有三元鋰電池的67％，循環(huán)壽命短，目前供應(yīng)鏈仍需要完善，除此之外，鈉離子電池中的鈉元素在高溫下呈液態(tài)，它的安全性值得改善和提高。鉛酸電池的比能量低、充電時間比較長、另外鉛是一種有害重金屬，污染環(huán)境，不妥善管理還會對身體健康產(chǎn)生影響ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"UstQePv5","properties":{"formattedCitation":"\\super[4]\\nosupersub{}","plainCitation":"[4]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":104,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/L53JLXUS"],"itemData":{"id":104,"type":"thesis","abstract":"清潔無污染新能源(風(fēng)能、太陽能、潮汐能等)的開發(fā)迫在眉睫,但其間歇性和波動性等缺點需要配套的先進(jìn)大規(guī)模儲能系統(tǒng)解決。全釩氧化還原液流電池在大型儲能方面具有廣泛的應(yīng)用前景,但是電極材料有限的電化學(xué)性能是全釩氧化還原液流電池發(fā)展過程中重要的限制因素,本文以提高電極材料的電催化活性為目的,研究了元素?fù)诫s和電催化劑修飾對電極材料電化學(xué)性能的影響,具體內(nèi)容如下:1.通過在管式爐中高溫?zé)峤庳?fù)載于石墨氈表面的四硼酸鉀(K_2B_4O_7),成功地將硼(B)元素引入到石墨纖維表面。研究表明:在電流密度為100mAcm~(-2)條件下,與空白組相比,實驗組電壓效率提高了6.02%,放電容量提高了34.85%。2.通過高溫?zé)峤庵苽淞肆追矒诫s的石墨氈電極(PF-GF)。研究表明:電極材料表面的P/F官能團(tuán)的有效地促進(jìn)了釩離子的氧化還原反應(yīng),通過充放電測試表明:在100mAcm~(-2)的電流密度下,實驗組的能量效率和電壓效率相對于空白組分別提高了10%和5%。并在120mAcm~(-2)的大電流密度下具有更佳的循環(huán)穩(wěn)定性。3.采用酞菁銅修飾使石墨氈電極表面產(chǎn)生了豐富的缺陷,為釩離子氧化還原反應(yīng)提供了豐富的反應(yīng)活性位點。電化學(xué)測試表明:在100mAcm~(-2)的電流密度下,修飾后的電極材料所組裝的電池相對于空白組能量效率和電壓效率分別提高了12%以及10%。","genre":"碩士","language":"中文;","note":"1citations(CNKI)[2023-5-20]","publisher":"湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)","source":"CNKI","title":"全釩液流電池石墨氈電極的改性與性能研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD201902&filename=1019877094.nh&v=","author":[{"family":"黃鵬","given":""}],"contributor":[{"family":"熊遠(yuǎn)福","given":""},{"family":"吳雄偉","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2018"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[4]。在目前存在的電池儲能系統(tǒng)中，被認(rèn)為是最具優(yōu)勢和前途的是氧化還原液流電池。在各種氧化還原液流電池中，全釩氧化還原液流電池是被人們大規(guī)模使用的高效儲能系統(tǒng)，全釩液流電池不僅容量大、壽命長，而且此設(shè)備不易起火、安全性能高，另外，循環(huán)壽命長、充放電效果好、容量和功率設(shè)計獨立，因其電解液可循環(huán)利用，被認(rèn)為是環(huán)境友好、環(huán)保的電池ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"WZ8yHzZi","properties":{"formattedCitation":"\\super[5]\\nosupersub{}","plainCitation":"[5]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":29,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/DWFQ7AX8"],"itemData":{"id":29,"type":"article-journal","abstract":"可再生能源正逐漸由輔助能源變?yōu)橹鲗?dǎo)能源,建立“新能源+儲能”為主體的新型電力系統(tǒng)對大功率、大容量、長時儲能技術(shù)提出了新的要求,全釩液流電池儲能技術(shù)具有本征安全、充放電循環(huán)壽命長、電解液可循環(huán)使用、生命周期經(jīng)濟(jì)性好及環(huán)境友好等特點,近年來受到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。本工作回顧了液流電池的發(fā)展歷程,介紹了全釩液流電池儲能技術(shù)的基本原理、性能特點、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合多年高功率、大容量全釩液流電池儲能系統(tǒng)工程實際設(shè)計經(jīng)驗,闡明了大規(guī)模儲能電站的模塊化設(shè)計方法,實施的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化項目已安全穩(wěn)定運(yùn)行了9年多,能量轉(zhuǎn)換效率和儲能容量無明顯衰減。實際應(yīng)用結(jié)果充分驗證了全釩液流電池儲能系統(tǒng)的安全性和可靠性,已滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的要求。根據(jù)全球全釩液流電池儲能裝備領(lǐng)軍企業(yè)2021年第三季度兆瓦級儲能系統(tǒng)實際價格,分析了不同儲能時長全釩液流電池儲能系統(tǒng)的價格及生命周期的經(jīng)濟(jì)性,指出了今后的研究開發(fā)重點。","archive_location":"4??","container-title":"儲能科學(xué)與技術(shù)","DOI":"10.19799/ki.2095-4239.2022.0246","ISSN":"2095-4239","issue":"9","language":"zh-CN","note":"Core:北大核心,CSCD","page":"2772-2780","source":"CNKI","title":"全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲能時長系統(tǒng)的價格分析及展望","volume":"11","author":[{"literal":"張華民"}],"issued":{"date-parts":[["2022"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[5]，另外在運(yùn)行過程中，正負(fù)極的電解質(zhì)溶液都是釩離子的不同價態(tài)，沒有其它雜質(zhì)離子，從而可以避免不同種類離子透過滲透膜而產(chǎn)生交叉污染ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"wnBsANl6","properties":{"formattedCitation":"\\super[6]\\nosupersub{}","plainCitation":"[6]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":133,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/APQ2PQ3C"],"itemData":{"id":133,"type":"thesis","abstract":"隨著能源與生態(tài)問題的日益加劇,可再生能源的開發(fā)與利用成為世界各國的追求。全釩液流電池以其容量大、成本低、設(shè)計靈活、響應(yīng)速度快等特點,成為大規(guī)模儲能領(lǐng)域的首選。電解液是電池的核心,作為能量存儲與轉(zhuǎn)化的介質(zhì),電解液的性能決定了電池的整體性能。本文采用電化學(xué)與化學(xué)還原法的方法分別制備了釩電池正負(fù)極電解液,研究了三種復(fù)合添加劑分別加入正負(fù)極電解液后對其穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的影響,對其作用機(jī)理進(jìn)行了探討。通過對以水合肼作為還原劑制備電解液過程中反應(yīng)△G計算,得到了反應(yīng)的△G-T圖,繪制了V-H_2O系及V-S-H_2O系E-pH圖,為確定反應(yīng)溫度以及酸性溶液中V系列離子在不同溫度下的存在形式、穩(wěn)定區(qū)域、氧化還原過程離子的變化趨勢提供了理論基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),升高溫度能夠促進(jìn)還原過程,且隨著溫度的升高,V_2O_5的穩(wěn)定區(qū)域逐漸減小。根據(jù)熱力學(xué)研究,確定水合肼還原V_2O_5制備電解液的溫度為90℃。利用臨界膠束濃度法得到了表面活性劑SDBS、CTAB、D-山梨醇與1%KHSO_4在正負(fù)極電解液中的cmc濃度,得到復(fù)合添加劑的配比。根據(jù)得到的復(fù)合添加劑配比,將復(fù)合添加劑加入負(fù)極電解液結(jié)果表明:添加劑的引入不會改變釩離子的相態(tài);1%KHSO_4+3mmol/LSDBS加入后,靜置相同時間后釩離子濃度保持較高,循環(huán)伏安測試峰電流比為1.07,峰電位差為0.219V,顯著提高了穩(wěn)定性及電化學(xué)性能;通過對沉淀物XRD分析,證明了沉淀物為V2O5,沉淀物的結(jié)晶度因添加劑種類而各不相同。以60mA/cm~2的電流密度對負(fù)極電解液進(jìn)行恒流充電制備了正極電解液,分別將三種復(fù)合添加劑加入到正極電解液中,結(jié)果表明添加劑的加入并未引起釩離子相態(tài)的變化,含有1%KHSO_4+2mmol/LCTAB的電解液在45℃下的穩(wěn)定性較好,靜置相同時間后,釩離子濃度較空白電解液高出0.22mol/L,沉淀物成分為V2O5;電化學(xué)測試結(jié)果表明峰電流增加的同時峰電流比減小至1.288,峰電位差為0.038V,對穩(wěn)定性及電化學(xué)性能都有所提高。研究表明,電解液的電導(dǎo)率變化,主要是因為加入了KHSO_4,增加了導(dǎo)電離子。長鏈有機(jī)物的加入,會引起電解液粘度的相對提高,三種復(fù)合添加劑對正負(fù)極電解液的作用效果也各不相同。","genre":"碩士","language":"中文;","publisher":"西安建筑科技大學(xué)","source":"CNKI","title":"復(fù)合添加劑對釩電池電解液性能影響的研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202001&filename=1020803034.nh&v=","author":[{"family":"任軍權(quán)","given":""}],"contributor":[{"family":"李林波","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2019"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[6]。綜合上述優(yōu)勢，全釩液流電池得到了長久的發(fā)展，目前已經(jīng)大范圍商業(yè)示范運(yùn)行。1.2全釩液流電池工作原理全釩液流電池(VRFB)是在1985年由澳大利亞的Skyllas-Kazacos教授等人提出的，從此VRFB在學(xué)術(shù)界有了廣泛的研究進(jìn)展ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"NLSTkBmY","properties":{"formattedCitation":"\\super[7]\\nosupersub{}","plainCitation":"[7]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":63,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/BUC3U22X"],"itemData":{"id":63,"type":"article-journal","abstract":"TheV(V)/V(IV)redoxcouplesystemhasbeenstudiedatglassycarbonandgoldelectrodesinsulphuricacidsolutions,usingbothcyclicvoltammetryan…","archive_location":"489??","call-number":"2","container-title":"JournalofPowerSources","DOI":"10.1016/0378-7753(85)80082-3","ISSN":"0378-7753","issue":"2","language":"en","note":"publisher:Elsevier","page":"85-95","source":"9.794(Q1)","title":"InvestigationoftheV(V)/V(IV)systemforuseinthepositivehalf-cellofaredoxbattery","volume":"16","issued":{"date-parts":[["1985",10,1]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[7]。圖1.1所示是全釩液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1.1全釩液流電池的結(jié)構(gòu)圖ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"TG4wDDh3","properties":{"formattedCitation":"\\super[2]\\nosupersub{}","plainCitation":"[2]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":130,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/IBNWUB7G"],"itemData":{"id":130,"type":"thesis","abstract":"近年來,對化石燃料消耗和溫室氣體排放導(dǎo)致了人們對太陽能和風(fēng)能等可持續(xù)能源的高需求;然而,它們在發(fā)電方面的充分利用一定程度上受到其間斷性質(zhì)的限制。為了克服這個問題,需要大規(guī)模的能量存儲系統(tǒng)來穩(wěn)定其能源的輸出。充放電電池被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的選擇。在可充放電電池中,全釩液流電池(Vanadiumredoxflowbattery)因其具有良好的儲能性能而受到越來越多的關(guān)注,成為最具吸引力的電池之一。然而,全釩液流電池儲能系統(tǒng)在高電流密度下能量效率低、極化嚴(yán)重,限制了其在實際工業(yè)方面中的應(yīng)用。電極在全釩液流電池中具有舉足輕重的地位,電極材料由于較差的電催化活性極大地影響了全釩液流電池性能。本文介紹了全釩氧化還原電池的關(guān)鍵材料,電極、隔膜、電解液等,以及釩電池的工作原理?；谠韺﹄姌O材料進(jìn)行改性及提升電池的整體電化學(xué)性能,主要包括:(1)利用碳網(wǎng)制作復(fù)合石墨氈電極用于全釩液流電池,該電極由對苯二胺和植酸在石墨氈纖維上原位聚合而成,然后在惰性氣氛中進(jìn)行高溫煅燒。與未處理石墨氈電極相比,碳網(wǎng)改性后的復(fù)合電極對VO~(2+)/VO_2~+和V~(2+)/V~(3+)氧化還原電對具有更高的電催化活性。與未處理石墨氈電極相比,復(fù)合電極的能量效率在電流密度為200mAcm~(-2)下提高了6%。基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計,復(fù)合電極的電池在1000次循環(huán)后,具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,能量效率沒有明顯的衰減。(2)使用多孔石墨氈電極來改善全釩液流電池的電化學(xué)性能。石墨氈電極表面氣孔的產(chǎn)生是由鐵對碳的刻蝕作用引起的。在電流密度為200mAcm~(-2)時,基于多孔石墨電極電池的電壓和能量效率分別達(dá)到72.6%和70.7%,比未處理的石墨氈分別提高8.3%和7.9%。此外,基于GF@P電極的全釩液流電池在200mAcm~(-2)電流密度下的充放電循環(huán)超過500次后,能量效率沒有明顯的下降,顯示具有極高的循環(huán)穩(wěn)定性。","genre":"碩士","language":"中文;","publisher":"湖南理工學(xué)院","source":"CNKI","title":"全釩液流電池石墨氈電極材料的改性及性能研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202101&filename=1020109666.nh&v=","author":[{"family":"張磊","given":""}],"contributor":[{"family":"周從山","given":""},{"family":"吳雄偉","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[2]電極、電解質(zhì)溶液、離子交換膜、集流體和雙極板等是全釩液流電池的主要組成部分ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"3R00s3Z6","properties":{"formattedCitation":"\\super[8]\\nosupersub{}","plainCitation":"[8]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":31,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/7WVSZYD7"],"itemData":{"id":31,"type":"article-journal","abstract":"釩氧化還原液流電池是一種安全、環(huán)保、穩(wěn)定、壽命長的電化學(xué)儲能設(shè)備，對綠電儲能和雙碳政策實施具有重要意義。本文首先介紹了釩液流電池結(jié)構(gòu)與特點；然后詳細(xì)綜述了釩電池的應(yīng)用情況以及釩電池中釩電解液、電極和隔膜的研究進(jìn)展情況；隨后對釩資源、全釩液流電池國家相關(guān)政策進(jìn)行了簡述，并對當(dāng)前釩液流電池市場規(guī)模根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行了估算。最后，總結(jié)釩電池技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并展望了未來重點研究方向。","archive_location":"2??","container-title":"中國有色冶金","DOI":"10.19612/11-5066/tf.2022.03.003","ISSN":"1672-6103","issue":"3","language":"zh-CN","note":"Core:北大核心","page":"14-21","source":"CNKI","title":"全釩液流電池技術(shù)研究進(jìn)展","volume":"51","author":[{"literal":"魏甲明"},{"literal":"劉召波"},{"literal":"陳宋璇"},{"literal":"杜國山"},{"literal":"秦麗娟"},{"literal":"王宇"},{"literal":"李曉艷"},{"literal":"付云楓"}],"issued":{"date-parts":[["2022"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[8]。集流體在電池中起到收集電極電流，分配電流，從而起到可以提高電池的輸出效率的作用；電極是VRFB中的核心部件，主要作用是將離子從一個物質(zhì)傳遞到另一個物質(zhì)，從而為電化學(xué)反應(yīng)提供一個位置和平臺；離子交換膜在電池中主要起將正負(fù)極離子分開，防止它們相互混合，還能起到防止兩極因接觸而短路的作用，從而可以提高電池的電解效率，全釩液流電池在使用的過程中，正極和負(fù)極的反應(yīng)活性物質(zhì)是不同價態(tài)的釩離子，把它們分別儲存在正負(fù)極的電解液儲蓄罐里，在電池開始運(yùn)行時，泵裝置也開始工作，將儲蓄罐中的電解液分別通過泵裝置送至電池內(nèi)部，在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，從而實現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)變，其電池工作原理圖如圖1.2所示，在放電過程中，正極電極表面的VO2+得到電子得到VO2+，負(fù)極電極表面的V2+失去電子轉(zhuǎn)化為V3+，充電過程與放電過程正好相反，充電過程和放電過程相互可逆ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"1ks2vOHe","properties":{"formattedCitation":"\\super[9]\\nosupersub{}","plainCitation":"[9]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":21,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/8KV392HY"],"itemData":{"id":21,"type":"article-journal","abstract":"Thevoltammetricbehaviorsofgraphite(GP)anditscompositeswithcarbonnanotube(CNT)werestudiedin5MH2SO4+1MVOSO4solutionwithcyclicvolta…","archive_location":"131??","call-number":"2","container-title":"JournalofPowerSources","DOI":"10.1016/j.jpowsour.2008.04.016","ISSN":"0378-7753","issue":"2","language":"en","note":"publisher:Elsevier","page":"637-640","source":"9.794(Q1)","title":"Graphite–carbonnanotubecompositeelectrodesforallvanadiumredoxflowbattery","volume":"184","issued":{"date-parts":[["2008",10,1]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[9]，其充電過程的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：正極:VO2++H2O–e-→VO2++2H+E0=1.00V負(fù)極：V3++e-→V2+E0=-0.25V全反應(yīng)：VO2++V3++H2O→VO2++V2++2H+E0=1.25V由于電解液中存在不同形態(tài)的釩離子，所以使用的工作電壓較理論值有一定的差距，一般在1.5V左右ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"uWm94Hq2","properties":{"formattedCitation":"\\super[10]\\nosupersub{}","plainCitation":"[10]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":84,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/P43JQP49"],"itemData":{"id":84,"type":"thesis","abstract":"全釩液流電池(allvanadiumredoxflowbattery,VRFB,簡稱為釩電池)具有能量效率高、循環(huán)壽命長及環(huán)境友好等特點,作為一種適用于大規(guī)模的高效儲能裝置,受到人們的廣泛關(guān)注。電極材料是全釩液流電池的關(guān)鍵部件之一,因此,對于電極材料的研究顯得至關(guān)重要。聚丙烯腈石墨氈(GF)由于其獨特的物理和化學(xué)性能已廣泛應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域,但石墨氈電極材料同時也有可逆性差等缺點。本文在全面綜述國內(nèi)外釩電池及其電極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,采用SEM、BET、XRD、XPS等材料分析測試手段和循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗譜等電化學(xué)實驗方法對石墨氈用作全釩液流電池電極材料的電化學(xué)性能及其表面改性等進(jìn)行了研究。本文第三章采用氨氟化方法修飾石墨氈電極,系統(tǒng)考察了處理后的電極對VRFB正、負(fù)極反應(yīng)的電化學(xué)性能及石墨氈對VRFB電極反應(yīng)的催化活性,并采用利用自制板框式電池(電極面積3×3cm2)構(gòu)建的VRFB電池對石墨氈電極的穩(wěn)定性進(jìn)行了測試。研究結(jié)果表明,通過一種新型的方法成功將N和F引入到石墨氈纖維上,同時也增加了特殊表面積。石墨氈電極對VO2+/VO2+電對的電化學(xué)活性隨著不同處理方法而提高,WA-F電極對VRFB正、負(fù)極反應(yīng)均表面出了最好的電化學(xué)活性。以WA-F電極為正、負(fù)極的VRFB在20mA/cm2的恒電流充放電條件下表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能,電流效率、電壓效率和能量效率分別為96%、78%和76%。第四章主要研究了W03修飾石墨氈電極對釩電池催化性能的研究。研究結(jié)果表明：電解后的石墨氈對VO2+/VO2+電對的電化學(xué)活性較處理前有很大改善,這可歸結(jié)于W03的附載。電解后石墨氈對V2+/V3+電對的氧化過程有一定改善,同時減緩了了析氫反應(yīng)的發(fā)生,所以電極對V2+/V3+電對的還原過程受析氫副反應(yīng)的影響得到了一些改善。以負(fù)載W03的石墨氈為負(fù)極的VRFB在20mA/cm2電流密度下的充放電均表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性,并且其放電電壓均較負(fù)載W03的石墨氈為正極的要高。電解后的電池電流效率、電壓效率和能量效率分別為96%、81%和76%。第五章采用SEM和XPS等分析表征手段研究了不同時間下V(濃HNO3):V(濃H3NO4)=3:1的混酸處理后的石墨氈的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)對釩電池電極的電化學(xué)性能影響。研究結(jié)果表明：混酸處理石墨氈電極對VO2+/VO2+和V2+/V3+電對的電化學(xué)活性隨著酸處理時間的增加均是先增強(qiáng)后減弱。說明電極表面引入適量含氧官能團(tuán)有利于釩電池正負(fù)極反應(yīng)的進(jìn)行,而過多的含氧官能團(tuán)占據(jù)了反應(yīng)活性點,從而不利于反應(yīng)的進(jìn)行,甚至阻礙反應(yīng)的發(fā)生。以酸處理時間為8h的石墨氈電極為正、負(fù)極的VRFB在20mA/cm2電流密度下的充放電表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性,并且電流效率基本在97%左右。","genre":"碩士","language":"中文;","note":"5citations(CNKI)[2023-5-20]","publisher":"浙江工業(yè)大學(xué)","source":"CNKI","title":"全釩液流電池電極材料的改性及其電催化性能研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD201501&filename=1015509811.nh&v=","author":[{"family":"李雯雯","given":""}],"contributor":[{"family":"褚有群","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2014"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[10]。在這個值左右，電池可以正常工作和使用，從而輸出穩(wěn)定的電能，如果電壓超出這個范圍，就會導(dǎo)致電池?fù)p壞或失效，所以在使用過程中，我們要控制其電壓在正常范圍。圖1.2全釩液流電池原理圖ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"EnPv9BSx","properties":{"formattedCitation":"\\super[2]\\nosupersub{}","plainCitation":"[2]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":130,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/IBNWUB7G"],"itemData":{"id":130,"type":"thesis","abstract":"近年來,對化石燃料消耗和溫室氣體排放導(dǎo)致了人們對太陽能和風(fēng)能等可持續(xù)能源的高需求;然而,它們在發(fā)電方面的充分利用一定程度上受到其間斷性質(zhì)的限制。為了克服這個問題,需要大規(guī)模的能量存儲系統(tǒng)來穩(wěn)定其能源的輸出。充放電電池被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的選擇。在可充放電電池中,全釩液流電池(Vanadiumredoxflowbattery)因其具有良好的儲能性能而受到越來越多的關(guān)注,成為最具吸引力的電池之一。然而,全釩液流電池儲能系統(tǒng)在高電流密度下能量效率低、極化嚴(yán)重,限制了其在實際工業(yè)方面中的應(yīng)用。電極在全釩液流電池中具有舉足輕重的地位,電極材料由于較差的電催化活性極大地影響了全釩液流電池性能。本文介紹了全釩氧化還原電池的關(guān)鍵材料,電極、隔膜、電解液等,以及釩電池的工作原理?；谠韺﹄姌O材料進(jìn)行改性及提升電池的整體電化學(xué)性能,主要包括:(1)利用碳網(wǎng)制作復(fù)合石墨氈電極用于全釩液流電池,該電極由對苯二胺和植酸在石墨氈纖維上原位聚合而成,然后在惰性氣氛中進(jìn)行高溫煅燒。與未處理石墨氈電極相比,碳網(wǎng)改性后的復(fù)合電極對VO~(2+)/VO_2~+和V~(2+)/V~(3+)氧化還原電對具有更高的電催化活性。與未處理石墨氈電極相比,復(fù)合電極的能量效率在電流密度為200mAcm~(-2)下提高了6%?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)設(shè)計,復(fù)合電極的電池在1000次循環(huán)后,具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,能量效率沒有明顯的衰減。(2)使用多孔石墨氈電極來改善全釩液流電池的電化學(xué)性能。石墨氈電極表面氣孔的產(chǎn)生是由鐵對碳的刻蝕作用引起的。在電流密度為200mAcm~(-2)時,基于多孔石墨電極電池的電壓和能量效率分別達(dá)到72.6%和70.7%,比未處理的石墨氈分別提高8.3%和7.9%。此外,基于GF@P電極的全釩液流電池在200mAcm~(-2)電流密度下的充放電循環(huán)超過500次后,能量效率沒有明顯的下降,顯示具有極高的循環(huán)穩(wěn)定性。","genre":"碩士","language":"中文;","publisher":"湖南理工學(xué)院","source":"CNKI","title":"全釩液流電池石墨氈電極材料的改性及性能研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202101&filename=1020109666.nh&v=","author":[{"family":"張磊","given":""}],"contributor":[{"family":"周從山","given":""},{"family":"吳雄偉","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[2]1.3全釩液流電池的研究現(xiàn)狀雖然全釩液流電池從提出至今已有多年的歷史，但儲存技術(shù)較高的成本和能量密度較低等問題嚴(yán)重限制了他們被大規(guī)模普遍使用。目前其還需要進(jìn)行深度研究以解決這些問題，為了推動全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，大量研究者們投入到電解液、離子交換膜、電極等關(guān)鍵技術(shù)的研究中，并取得了一系列突破性的成果，下面是近年來國內(nèi)外主要的研究現(xiàn)狀。1.3.1電解液作為系統(tǒng)中的能量存儲物質(zhì),電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池系統(tǒng)可儲存的能量ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"A2I7eCSs","properties":{"formattedCitation":"\\super[11]\\nosupersub{}","plainCitation":"[11]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":33,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/GVU8WTPA"],"itemData":{"id":33,"type":"article-journal","abstract":"全釩氧化還原液流電池(全釩液流電池)適用于大規(guī)模和分布式新能源接入、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。電解液的成本對全釩液流電池的推廣與應(yīng)用有重要影響。從降低成本和提高穩(wěn)定性兩個角度，綜述近年來全釩液流電池電解液的研究進(jìn)展。降低成本方面，當(dāng)前工業(yè)化制備電解液主要是聯(lián)合使用化學(xué)還原法和電解法，下一步主要是萃取法；從提高穩(wěn)定性角度出發(fā)，介紹添加劑提高正極電解液和負(fù)極電解液溫度穩(wěn)定性，以及采用不同支持電解質(zhì)在提高電解液濃度穩(wěn)定性方面的研究進(jìn)展；最后，從工業(yè)化生產(chǎn)角度，對全釩液流電池電解液的研究進(jìn)行分析和總結(jié)。","container-title":"電池","DOI":"10.19535/j.1001-1579.2023.02.023","ISSN":"1001-1579","issue":"2","language":"zh-CN","note":"Core:北大核心","page":"223-227","source":"CNKI","title":"全釩氧化還原液流電池電解液的研究進(jìn)展","volume":"53","author":[{"literal":"杜濤"},{"literal":"張杰"},{"literal":"張愛芳"},{"literal":"郝彰翔"}],"issued":{"date-parts":[["2023"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[11]，釩離子濃度越大，比能量越高，同時電解液還需要高的穩(wěn)定性，因此制備高穩(wěn)定性的高濃度釩電解液來增大電池能量密度，是創(chuàng)造出具有優(yōu)良性能VRFB的關(guān)鍵ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"DsI280Pw","properties":{"formattedCitation":"\\super[12]\\nosupersub{}","plainCitation":"[12]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":35,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/EP454A9R"],"itemData":{"id":35,"type":"article-journal","abstract":"全釩液流電池電解液為單一釩元素各價態(tài)離子的電解質(zhì)溶液，避免了不同元素離子通過膜滲透產(chǎn)生的交叉污染，電池循環(huán)次數(shù)高，使用壽命長。全釩液流電池非常適合電站削峰填谷、新能源發(fā)電儲能和偏遠(yuǎn)地區(qū)供電等。但受釩離子溶解度的限制，全釩液流電池電解液濃度相對較低，導(dǎo)致電池能量密度較低、電解液儲罐體積大，釩電池更適用于靜態(tài)儲能系統(tǒng)，而較難應(yīng)用于電動汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，而電解液成本高也限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。本工作基于各價態(tài)釩離子在不同酸度和溫度條件下在傳統(tǒng)H2SO4溶液中的溶解性能，總結(jié)了通過引入添加劑、改變支撐電解質(zhì)和構(gòu)建混合相電解液以提高釩電解液濃度和穩(wěn)定性的方法及研究現(xiàn)狀，介紹了不同種類添加劑在高溫下穩(wěn)定V(V)的作用機(jī)理，不同酸作為支撐電解質(zhì)對V的溶解性及電解液電化學(xué)性能的影響，以及混合相電解液對于穩(wěn)定電解液的內(nèi)在機(jī)制。重點分析了最近研究報道的新型高濃度釩電解液，展望了大幅提高釩電解液濃度的可行性及研發(fā)方向。綜合分析表明，改變傳統(tǒng)H2SO4支撐電解質(zhì)，如HCl/H2SO4等體系的開發(fā)，是大幅提高釩電解液濃度、增大電池能量密度比較有前景的研發(fā)方向。","container-title":"儲能科學(xué)與技術(shù)","DOI":"10.19799/ki.2095-4239.2022.0329","ISSN":"2095-4239","issue":"11","language":"zh-CN","note":"Core:北大核心,CSCD","page":"3439-3446","source":"CNKI","title":"全釩液流電池提高電解液濃度的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀","volume":"11","author":[{"literal":"朱兆武"},{"literal":"張旭堃"},{"literal":"蘇慧"},{"literal":"張健"},{"literal":"王麗娜"}],"issued":{"date-parts":[["2022"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[12]。FaizurRahmana等ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"bIsPfUS3","properties":{"formattedCitation":"\\super[13]\\nosupersub{}","plainCitation":"[13]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":73,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/J2RSKJHW"],"itemData":{"id":73,"type":"article-journal","abstract":"Thevanadiumredoxbattery(VRB)employstwo“electrolytetanks”thatstoreenergyintheformofthetwovanadiumredoxcouplesandacell“stack”wherethecharge/dischargereactionsoccur.Todate,2Mvanadiumelectrolytehavebeensuccessfullyusedinlargedemonstrationprojectsforstationaryapplications.Formobileapplicationshowever,highervanadiumconcentrationsarerequiredtoreducethesizeandweightofthebattery.ThemainlimitationforthevanadiumelectrolyteconcentrationandsubsequentlyitsenergydensityintheVRBisthethermalprecipitationoftheV(V)ionatelevatedtemperatures.InthispaperoptimizationstudyofvanadiumV(V)supersaturatedsolutionsintermsofconcentrations,temperature,andprecipitationbehaviorarereportedalongwithpropertiessuchasdensityandviscosity.Itappearsthat3.0–3.5MV(V)solutionsin6Mtotalsulfatearesufficientlystableattemperaturesupto30°C,although2Msolutionsarestillrequiredforoperationathighertemperaturesofabout40°C.","archive_location":"301??","call-number":"2","container-title":"JournalofPowerSources","DOI":"10.1016/j.jpowsour.2008.12.113","ISSN":"0378-7753","issue":"2","journalAbbreviation":"JournalofPowerSources","language":"en","page":"1212-1219","source":"9.794(Q1)","title":"Vanadiumredoxbattery:Positivehalf-cellelectrolytestudies","title-short":"Vanadiumredoxbattery","volume":"189","author":[{"family":"Rahman","given":"Faizur"},{"family":"Skyllas-Kazacos","given":"Maria"}],"issued":{"date-parts":[["2009",4,15]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[13]研究發(fā)現(xiàn)在6.0mol/LH2SO4溶液中3.0-3.5mol/L的VO2+電解液依然保持穩(wěn)定。文越華等ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"B6iHr5IB","properties":{"formattedCitation":"\\super[14]\\nosupersub{}","plainCitation":"[14]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":26,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/4MS6HWLS"],"itemData":{"id":26,"type":"article-journal","abstract":"采用循環(huán)伏安、低速線性掃描和阻抗技術(shù),以石墨為電極,研究了V(IV)/V(V)在較高濃度下的電極過程.結(jié)果表明,采用2.0mol·L-1的V(IV)溶液時,H2SO4濃度低于2mol·L-1,V(IV)/V(V)反應(yīng)極化大,可逆性差,表現(xiàn)為電化學(xué)和擴(kuò)散混合控制;H2SO4濃度增至2mol·L-1以上,V(IV)/V(V)反應(yīng)的可逆性提高,轉(zhuǎn)為擴(kuò)散控制,且增加H2SO4濃度有利于阻抗的降低;但H2SO4濃度超過3mol·L-1,溶液的粘度和傳質(zhì)阻力大,阻抗反而增大.在3mol·L-1的H2SO4中,隨著V(IV)濃度的增加,體系的可逆性和動力學(xué)改善,阻抗減小;但V(IV)濃度超過2.0mol·L-1,較高的溶液粘度導(dǎo)致溶液的傳質(zhì)阻力迅速增加,V(IV)/V(V)的電化學(xué)性能衰減,阻抗增大.因此,綜合考慮電極反應(yīng)動力學(xué)和電池的能量密度兩因素,V(IV)溶液的最佳濃度為1.5～2.0mol·L-1,H2SO4濃度為3mol·L-1.","archive_location":"83??","container-title":"物理化學(xué)學(xué)報","ISSN":"1000-6818","issue":"4","language":"zh-CN","note":"Core:北大核心,SCI","page":"403-408","source":"CNKI","title":"全釩液流電池高濃度下V(IV)/V(V)的電極過程研究","author":[{"literal":"文越華"},{"literal":"張華民"},{"literal":"錢鵬"},{"literal":"趙平"},{"literal":"周漢濤"},{"literal":"衣寶廉"}],"issued":{"date-parts":[["2006"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[14]綜合考慮了電極反應(yīng)動力學(xué)和電池比能量等因素，得出電解液濃度在1.5-2.0mol/L和3mol/LH2SO4時是最好的。近幾年，人們通過向電解液中加入適量添加劑來得到高濃度和高穩(wěn)定性的電解液，LiADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"355hv7RZ","properties":{"formattedCitation":"\\super[15]\\nosupersub{}","plainCitation":"[15]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":77,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/9SLMDLWD"],"itemData":{"id":77,"type":"article-journal","abstract":"Fructose,mannitol,glucose,d-sorbitolareexploredasadditivesinelectrolyteforvanadiumredoxbattery(VRB),respectively.Theeffectsofadditi…","archive_location":"115??","call-number":"2","container-title":"ElectrochimicaActa","DOI":"10.1016/j.electacta.2011.03.048","ISSN":"0013-4686","issue":"16","language":"en","note":"publisher:Pergamon","page":"5483-5487","source":"7.336(Q1)","title":"Effectoforganicadditivesonpositiveelectrolyteforvanadiumredoxbattery","volume":"56","issued":{"date-parts":[["2011",6,30]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[15]等研究發(fā)現(xiàn)在正極電解液中引入D-山梨醇，電解液的電化學(xué)性能有一定的提高，這主要是因為在電解液中引入了-OH官能團(tuán)，從而加快了不同種電子的轉(zhuǎn)移，Jia等研究發(fā)現(xiàn)添加向電解液中添加丙三醇，電解液的電化學(xué)性能提高，這主要由于電解液中增加了-OH官能團(tuán)從而提高了電極的性能，Huang等通過把Mn2+向陽極電解液中添加，當(dāng)Mn2+濃度為0.04-0.13g/L時，陽極電解液中發(fā)生反應(yīng)的可逆性和電化學(xué)性能都有一定的提高，ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"YdJUFDa2","properties":{"formattedCitation":"\\super[16]\\nosupersub{}","plainCitation":"[16]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":6,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/V6AX99WT"],"itemData":{"id":6,"type":"thesis","abstract":"全釩液流電池(allvanadiumredoxflowbattery,VRFB,簡稱為釩電池)具有能量效率高、循環(huán)壽命長及環(huán)境友好等特點,作為一種適用于大規(guī)模的高效儲能裝置,受到人們的廣泛關(guān)注。電極材料是全釩液流電池的關(guān)鍵部件之一,因此,對于電極材料的研究顯得至關(guān)重要。聚丙烯腈石墨氈(GF)由于其獨特的物理和化學(xué)性能已廣泛應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域,但石墨氈電極材料同時也有可逆性差等缺點。本文在全面綜述國內(nèi)外釩電池及其電極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,采用SEM、BET、XRD、XPS等材料分析測試手段和循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗譜等電化學(xué)實驗方法對石墨氈用作全釩液流電池電極材料的電化學(xué)性能及其表面改性等進(jìn)行了研究。本文第三章采用氨氟化方法修飾石墨氈電極,系統(tǒng)考察了處理后的電極對VRFB正、負(fù)極反應(yīng)的電化學(xué)性能及石墨氈對VRFB電極反應(yīng)的催化活性,并采用利用自制板框式電池(電極面積3×3cm2)構(gòu)建的VRFB電池對石墨氈電極的穩(wěn)定性進(jìn)行了測試。研究結(jié)果表明,通過一種新型的方法成功將N和F引入到石墨氈纖維上,同時也增加了特殊表面積。石墨氈電極對VO2+/VO2+電對的電化學(xué)活性隨著不同處理方法而提高,WA-F電極對VRFB正、負(fù)極反應(yīng)均表面出了最好的電化學(xué)活性。以WA-F電極為正、負(fù)極的VRFB在20mA/cm2的恒電流充放電條件下表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能,電流效率、電壓效率和能量效率分別為96%、78%和76%。第四章主要研究了W03修飾石墨氈電極對釩電池催化性能的研究。研究結(jié)果表明：電解后的石墨氈對VO2+/VO2+電對的電化學(xué)活性較處理前有很大改善,這可歸結(jié)于W03的附載。電解后石墨氈對V2+/V3+電對的氧化過程有一定改善,同時減緩了了析氫反應(yīng)的發(fā)生,所以電極對V2+/V3+電對的還原過程受析氫副反應(yīng)的影響得到了一些改善。以負(fù)載W03的石墨氈為負(fù)極的VRFB在20mA/cm2電流密度下的充放電均表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性,并且其放電電壓均較負(fù)載W03的石墨氈為正極的要高。電解后的電池電流效率、電壓效率和能量效率分別為96%、81%和76%。第五章采用SEM和XPS等分析表征手段研究了不同時間下V(濃HNO3):V(濃H3NO4)=3:1的混酸處理后的石墨氈的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)對釩電池電極的電化學(xué)性能影響。研究結(jié)果表明：混酸處理石墨氈電極對VO2+/VO2+和V2+/V3+電對的電化學(xué)活性隨著酸處理時間的增加均是先增強(qiáng)后減弱。說明電極表面引入適量含氧官能團(tuán)有利于釩電池正負(fù)極反應(yīng)的進(jìn)行,而過多的含氧官能團(tuán)占據(jù)了反應(yīng)活性點,從而不利于反應(yīng)的進(jìn)行,甚至阻礙反應(yīng)的發(fā)生。以酸處理時間為8h的石墨氈電極為正、負(fù)極的VRFB在20mA/cm2電流密度下的充放電表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性,并且電流效率基本在97%左右。","genre":"碩士","language":"中文;","publisher":"浙江工業(yè)大學(xué)","title":"全釩液流電池電極材料的改性及其電催化性能研究","author":[{"family":"李雯雯","given":""}],"contributor":[{"family":"褚有群","given":""}],"issued":{"date-parts":[["2014"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[16]，Peng等向正極電解液中添加三羥甲基氨基甲烷，發(fā)現(xiàn)電池的充放電過程中電化學(xué)性能有所提高，并且電池在放電過程中容量衰減減少。Mariaakyllas等ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"AJMjisgO","properties":{"formattedCitation":"\\super[17]\\nosupersub{}","plainCitation":"[17]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":80,"uris":["/users/local/7izVYGTF/items/4YK779BF"],"itemData":{"id":80,"type":"