全釩液流電池高性能石墨氈電極研究.pdf

1、釩液流電池（釩電池）由于具有壽命長、易規(guī)模化和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為了一種快速發(fā)展且有前景的大型固定式儲能系統(tǒng)。但是由于石墨氈(GF)電極的催化活性較低，導(dǎo)致釩電池功率密度低且溫度窗口窄，這些缺點(diǎn)限制了其在全球的廣泛應(yīng)用。因此制備出具有高功率密度和寬溫度的新型電極來推進(jìn)VFB在全氣候條件下儲能的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。本論文分別采用在石墨氈纖維表面造孔和負(fù)載鉍催化劑兩種方法對石墨氈改性，得到高電化學(xué)活性、高功率密度和寬溫度適應(yīng)性的石墨氈電極。<

2、br>　　采用了一種便于控制的方法來制備多孔設(shè)計(jì)的石墨氈電極(PGF)，其中納米孔均勻分布在石墨氈的微米級石墨纖維上。由于其良好的電解液潤濕性和較大的表面積，所制備的PGF電極對VO2+/VO2+和V2+/V3+氧化還原電對表現(xiàn)出較高的電化學(xué)活性。因此用PGF電極組裝的VFB單電池在高電流密度300mA cm-2下表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。另外在150mAcm-2的高電流密度下PGF電極在3000圈充放電循環(huán)中表現(xiàn)出高穩(wěn)定性，并且在-20℃

3、至60℃溫度范圍內(nèi)具有較高的能量效率和電化學(xué)穩(wěn)定性。
　　鉍作為一種低成本，無毒，高活性的電催化劑，通過簡單的水熱反應(yīng)法來修飾到熱活化的GF(TGF)上，得到Bi/TGF復(fù)合電極。研究發(fā)現(xiàn)鉍在較寬溫度范圍內(nèi)可有效抑制析氫反應(yīng)，同時(shí)促進(jìn)V2+/V3+氧化還原反應(yīng)。因此將Bi/TGF為負(fù)極電極的VFB在倍率性能測試中表現(xiàn)出遠(yuǎn)高于TGF的能量效率和放電容量，在150mA cm-2的電流密度下，Bi/TGF的能量效率達(dá)到78.9％。并且在