【摘要】：全釩液流電池(VRFB)由于其突出的優(yōu)點(diǎn)受到研究者的關(guān)注,例如效率高、壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好等。電極作為VRFB的重要組成部分,為反應(yīng)提供場(chǎng)所。近年來,隨著納米材料的興起,碳納米纖維以其比表面積大和導(dǎo)電性好的特點(diǎn)被用作VRFB的電極材料,靜電紡絲是制造碳納米纖維簡(jiǎn)單有效的方法。V~(2+)/V~(3+)氧化還原反應(yīng)在VRFB中表現(xiàn)出較大的電壓損失。因此,提高V~(2+)/V~(3+)氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)是提高VRFB綜合性能的有效途徑。利用靜電紡絲技術(shù)制備三種碳基復(fù)合纖維,作為VRFB的負(fù)極電極進(jìn)行研究。1)以聚丙烯腈為前驅(qū)體,利用靜電紡絲技術(shù)制備了碳納米纖維(CNF),以尿素為氮源,通過液相分散和碳化過程,在溫度800-1000℃下制備了氮摻雜CNF(NCNF),通過材料表征得到氮摻雜沒有改變CNF形貌,但使CNF表面缺陷和親水性增加。研究樣品作為VRFB的負(fù)極電極的電化學(xué)性能,電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,在900℃處理的NCNF(CNF-N9)性能最佳。使用CNF-N9組裝的電池展現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)能性能。2)以鈦酸四丁酯和聚丙烯腈為前驅(qū)體,利用靜電紡絲技術(shù)制備了TiO_2/CNF復(fù)合納米纖維,并作為VRFB的負(fù)極電極進(jìn)行研究。研究TiO_2含量對(duì)CNF的影響,當(dāng)TiO_2含量為20%時(shí)(CNF-TiO_2-1.0),金紅石TiO_2均勻地分布在CNF中,電化學(xué)測(cè)試得到CNF-TiO_2-1.0的電化學(xué)性能最佳,這是CNF導(dǎo)電性與TiO_2高催化性協(xié)同作用的結(jié)果。使用CNF-TiO_2-1.0組裝的電池具有更高的放電容量。3)以二氯氧化鋯和聚丙烯腈為前驅(qū)體,通過靜電紡絲制備了ZrO_2/CNF復(fù)合納米纖維。系統(tǒng)地研究了ZrO_2含量對(duì)CNF作為VRFB負(fù)極電極的性能影響,材料表征發(fā)現(xiàn)對(duì)CNF形貌沒有影響,生成的立方型ZrO_2均勻分布在CNF內(nèi)部,電化學(xué)測(cè)試得到ZrO_2前驅(qū)體添加量為0.18 g(CNF-ZrO_2-18)的樣品電化學(xué)性能最佳,這歸因于添加的ZrO_2對(duì)V~(2+)/V~(3+)反應(yīng)具有催化作用,提高了離子擴(kuò)散和電子轉(zhuǎn)移的速率。使用CNF-ZrO_2-18的電池能量效率比空白電池提高了8.2%。圖39幅;表9個(gè);參80篇。
【圖文】：

圖 1 全釩液流電池的示意圖Fig.1 The schematic representation of VRFB液流電池是通過正負(fù)極的不同價(jià)態(tài)釩離子相互轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)電能的正負(fù)極電解液儲(chǔ)存在兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，在機(jī)械動(dòng)力作用下使溶液釩液流電池充放電過程時(shí)，正極和負(fù)極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)方程式：：charge2+ + +2 2dischargeVO +H O VO +2H + e 0E = 1.0 V ：charge3+ 2+dischargeV + e V -0.26 V應(yīng)：charge2+ 3+ + + 2+2 2dischargeVO +H O+V VO +2H +V 1.26 V應(yīng)方程式可以看出，當(dāng)給予電池電流進(jìn)行充電時(shí)，負(fù)極電極上

第 1 章 文獻(xiàn)綜述 年，大連化物所成功研制出當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大規(guī)模的 100 能系統(tǒng)，并供國家電網(wǎng)用于測(cè)試電池并網(wǎng)后的平穩(wěn)性考公司合作建成了 5 kW 和 10 kW 電堆生產(chǎn)線，和質(zhì)子膜在西藏安裝了一套太陽能光伏系統(tǒng)與 5 kW/50 kWh 液該系統(tǒng)已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行 1 年多。2010 年，融科公司與大60 kW 釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程[20]。2012 年，融科公球最大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)，并且商業(yè)示范系統(tǒng)成功運(yùn)行 250 kW 新一代集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)，，正式應(yīng)用于項(xiàng)目中備。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;TQ342.94;TQ127.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李晨飛;王樹博;謝曉峰;張建文;;全釩液流電池石墨氈電極的Ga_2O_3修飾[J];化工學(xué)報(bào);2015年S1期

2 吳雄偉;劉俊;謝浩;熊遠(yuǎn)福;吳宇平;周清明;;全釩液流電池碳電極材料的研究進(jìn)展[J];中國科學(xué):化學(xué);2014年08期

3 喬永蓮;劉會(huì)軍;許茜;孫福權(quán);;SnO_2修飾石墨氈電極的制備及其性能表征[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2014年02期

4 羅承先;;世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與前景預(yù)測(cè)[J];中外能源;2012年03期

5 王文紅;薛方勤;王新東;;Ir修飾碳?xì)謱?duì)VO~(2+)／VO_2~+電對(duì)電催化性能的影響[J];材料研究學(xué)報(bào);2007年05期

6 錢鵬;張華民;陳劍;文越華;衣寶廉;;全釩液流電池用電極及雙極板研究進(jìn)展[J];能源工程;2007年01期

7 常芳;崔艷華;李曉兵;蘭偉;孟凡明;;五價(jià)釩電解液穩(wěn)定性研究[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2006年07期

8 劉迪;譚寧;黃可龍;劉素琴;;全釩液流電池用石墨氈電極材料的電化學(xué)處理[J];電源技術(shù);2006年03期

9 崔艷華,孟凡明;釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景[J];電源技術(shù);2005年11期

10 李華,常守文,嚴(yán)川偉;全釩氧化還原液流電池中電極材料的研究評(píng)述[J];電化學(xué);2002年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 何章興;全釩液流電池電解液添加劑和電極改性方法研究[D];中南大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 趙航飛;釩電池測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)及實(shí)驗(yàn)研究[D];西南交通大學(xué);2018年

2 鄧奇;大功率全釩液流電池電極材料的研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2649767