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全钒液流电池阳极电解液稳定性及电池性能研究

作　者: 刘纳
导　师: 郭兴蓬
学　校: 华中科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 全钒液流电池阳极电解液添加剂稳定性电池性能
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

全钒液流电池以其安全、环保等特性,在储能领域受到广泛关注,但是阳极电解液钒离子浓度在大于2moL/L时,由于过饱和,高温下会造成V(Ⅴ)的沉析。增大硫酸浓度可以提高V(Ⅴ)的溶解度,但是会降低V(Ⅳ)的溶解度,并且增大硫酸浓度,势必会增加电解液的腐蚀性,所以必须寻找合适的稳定剂来提高阳极电解液的稳定性。本论文采用草酸还原法制备了全钒液流电池阳极电解液,评价了硫酸氢钠、硫酸钾、硫酸氢钾和乙酸等不同添加剂提高电解液稳定性的效果,初步探讨了不同添加剂提高电解液的稳定性机理。结果表明,添加1%的硫酸氢钠、硫酸氢钾和乙酸时,其阳极电解液稳定性要优于添加1%的硫酸钾的阳极电解液。循环伏安和紫外光谱测试结果显示,添加剂不会对电解液的电化学性能产生不利影响。从交流阻抗谱数据可知,加入添加剂,可提高电解液的导电率。为了研究加入添加剂的电解液对电池性能的影响,通过优化储液罐设计,组装了实验室水平的全钒液流单电池。新设计的储液罐密封形式,解决了由于低价态钒离子的氧化造成的电池正、负极充电态不一致和由于压力不平衡问题带来的离子渗透、水渗透以及隔膜老化等问题,延长了隔膜的使用寿命,提高了液流电池的库伦效率和使用寿命。评价了石墨毡电极处理温度和时间、充放电电流密度、循环次数对电池性能的影响,初步探讨了影响电池性能的原因。结果表明,石墨毡在600℃处理4h后,活性最高,电池电阻最小;电流效率随充电电流电流密度的增加而降低,电压效率随充/放电电流密度的增大而降低;在前期充放电过程中,电池的电流效率随循环次数的增加而增大;加入添加剂对电池内阻和充放电性能基本没有影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 文献综述  9-21
  1.1 全钒液流电池概述  9-17
  1.2 全钒液流电池关键技术  17-20
  1.3 研究内容  20-21
2 实验  21-26
  2.1 实验药品及仪器  21-22
  2.2 实验部分  22-23
  2.3 实验方法  23-26
3 不同添加剂对阳极电解液性能影响的研究  26-41
  3.1 电位滴定法工作电极的选取  26-29
  3.2 添加剂对阳极电解液性稳定性的影响  29-35
  3.3 添加剂对阳极电解液的电化学性能影响  35-40
  3.4 本章小结  40-41
4 电池性能研究  41-53
  4.1 电池结构  41-42
  4.2 电极处理温度、时间的选择  42-46
  4.3 充放电电流密度的影响  46-48
  4.4 电池自放电测试  48-49
  4.5 循环次数的影响  49-50
  4.6 添加剂对电池性能的影响  50-51
  4.7 本章小结  51-53
5 结论  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-62
附录攻读硕士学位期间公开发表的论文  62

全钒液流电池阳极电解液稳定性及电池性能研究

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