全钒液流电池高性能稳定电解液的研究

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1、原创性声明ⅢⅢ帅㈣Ⅲ㈣㈣圳JfJIf¨Ⅲ删Y1914626本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：盎]氐日期：丑年￡月芝日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送

2、交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：犟导师签名逮哮嗍也年￡月!日硕士学位论文摘要全钒氧化还原液流电池的出现极大地增加了工业上大规模电化学储能的可能性。全钒氧化还原液流电池因为正负极都采用相同的电解液使其具有结构简单、易于操作等优点。然而，作为电极活性物质和电解液的钒溶液，浓度太高，则会析出红色沉淀，从而堵塞

3、多孔电极表面，导致电池无法使用。本文围绕钒氧化还原电池用的电解液的制备，电解液的快速分析，高浓度稳定电解液的添加剂及醇类有机物稳定剂机理展开了研究。主要内容如下：1．分别采用电解法，抗坏血酸化学还原法，抗坏血酸化学还原与电解结合法来制备电解液。研究了电流密度，焙烧温度对电解的影响。结果表明适宜的电流密度为20mAcm也，高于400oC焙烧之后对电解过程不利。用抗坏血酸还原的最佳摩尔比例为1：7．65。综合比较抗坏血酸与电解结合法最好，反应时间短，耗能少。2．采用紫外分光光度法检测了各种价态的钒离子电解液，

4、特别是V(II)／V(III)和V(III)／V(IV)混合体系，从紫外分光光谱的光强度(A)推导出钒离子四种价态的浓度。纯V(II)，v(III)，V(IV)并IV(V)体系的线性方程分别为如下，V(II)体系：C(II)一0．227A572．5nm一2．37x10一；V(III)体系：Cflll)=0．0856A401．Onm+5．21×10一；V(IV)体系：COv)=0．0546A770．onm一1．38x10一，V(V)严重偏离朗伯一比尔定律，故不能采用紫外分光光度法对其浓度进行检测。采用紫外．

5、双波长对V(II)N(III)和V(III)／V(IV)混合体系进行检测，分别得出其线性方程，V(II)／V(III)混合体系：C(11)=O．613Au572．5nm一0．499Au606．5nm和C(111)=一O．220Au572．5nm—O．289Au606．5nm；V(III)／V(IV)混合体系：C(111)=0．127Au606．Snm+0．0289Au675．Onm—O．0674Au770．Onm和Cov)=--0．O113AU606．5nm+0．0l27Au675．onm+0．0488A

6、u770-0nm．3．分别以果糖，甘露醇，葡萄糖，D．山梨醇作为钒电池(VRB)电解液的添加剂。采用循环伏安(CV)，充放电，电化学交流阻抗谱(EIS)和拉曼光谱研究了添加剂对电解液的影响。结果表明，D．山梨醇作为钒电解液添加剂的钒电池具有最佳的电化学性能(能量效率达到87．51％1。CV和EIS结果表明添加剂D．山梨醇能有效改善电解液的硕士学位论文摘要电化学活性，这是由于D一山梨醇结构中含有更多有效(．OH)基团，这些基团在电子转移过程中能提供更多的反应活点。从拉曼图中可以看出，V02+离子与D．山梨醇

7、形成了复合物，这不仅改善了V(V)Fg解液的溶解性，进一步证明了D-山梨醇中的有效(．OH)基团为V(IV)／V(V)的氧化还原反应提供了更多的活性点。关键词：钒氧化还原电池，电解液，监测，添加剂，D．山梨醇硕士学位论文AbstractABSTRACTTheadventofvanadiumredoxflowbatteries(VRB)hasexpandedthepossibilitiesforlarge—scaleelectrochemicalenergystorageintheutilityindust

8、ry．Vanadiumredoxbatteries(VRB)havespecialadvantagesindesignsimplicityandeasetooperatebecausethesameelectrolyteisusedforboththepositiveandthenegativeside．Ⅵ，h订e，theelectrolyteofvanadiumflowbatteries，whichiSnotonlyacti