应用于液流电池的铁电解液及电极材料研究

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1、万方数据中图分类号——UDC硕士学位论文学校代码——密级——应用于液流电池的铁电解液及电极材料研究StudyofFe3+／Fe2+ElectrolyteandElectrodematerialsinRedoxBattery张清应用化学化学化工学院周德璧教授论文答辩目期2巡啦u答辩委员会主席避中南大学2014年5月．．：)名业所师姓专氛教者科敷导怍学学指万方数据学位论文原创性声明涨㈣本人郑重声明，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。尽本人所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，

2、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教育机构的学位或证书而使用过的材料。与本人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。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：驰单年丘月土日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：II学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

3、以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：婢导师签名：日期：捌生年上月上日日期：羔盟年互月鱼日万方数据硕士学位论文摘要应用于液流电池的铁电解液及电极材料研究摘要：液流电池是大规模储能电池中极其重要的一部分。它具有启动速度快，能量效率高等特点。本论文工作探索了一种新型氧化还原液流电池，即锌铁电池。使用循环伏安法，交流阻抗法和充放电测试等方法，研究了正极电极液及电极材料的电化学性质。制备了以硫酸为介质的正极铁电解液，研究了不同铁离子浓度及硫酸的浓度的对电解液电化学性能的

4、影响。发现1．00mol／L铁离子在0．50mol／L的硫酸中能稳定存在30天；Fe(III)／Fe(II)氧化还原反应是准可逆反应，当铁离子的浓度为1．00mol／L，硫酸的浓度为0．50mol／L，其扩散系数约为2．276x10喝cm2／s；电化学阻抗约为2．238Q·cm2。以Fe(IlI)／Fe(II)正极电解液为正极与zn(II)、zn为负极组成电池，当电流密度为20mA／cm2时，充电电压在1．65～1．72V，放电电压在1．11～1．25V，能持续稳定充放电110个循环。当电流密度为30mA／c

5、m2，充电电压在1．68．--一1．80V，放电电压在1．00--1．20V，能持续稳定充放电近30个循环。使用聚丙烯腈石墨毡作为电池正极，并对石墨毡进行了高温和酸处理等改性。经研究发现，处理过的石墨毡，在相同电位下，其电流密度提高4mA／cm2，电极电阻减小3Q·cm2。电池充放电数据表明，未处理的石墨毡的充电电压范围在1．60一1．80V，放电电压范围在0．90一1．12V。经处理过的石墨毡，充电电压减小约0．1V，放电电压约提高0．1V。同时，电极活化的时间也大大缩短。制各了复合碳素电极，并对其进行了电

6、化学测试。经研究发现其氧化还原反应是准可逆反应；电化学阻抗约为3．154Q·cm2。充放电测试表明：当电流密度为20mA／cm2时，其容量效率约为78％，当为30mA／em2，容量效率约为75％；当为40mA／cm2，电池的稳定性下降。CB．PVDF组成的复合碳素电极的电化学活性很低，氧化还原反应的电化学阻抗约为23．54Q·cm2；电极本身的电阻很大；当电流密度为20mA／cm2时，其充电电压为1．75—2．5V，放电电压为0．5．0．75V。可认为此电极不适合用于此液流电池的正极。探索了不同质量比的GP—

7、PVDF对电化学性能的影响。循环伏安法表明，当质量比为3：2时，其可逆性已趋于不变。充放电表明：当GP—PVDF的质量比为1：1时，电极的活性激化需要的时间约6个小时，随着石墨含量的增加，激活的时间逐渐缩短。当质量比为7：3和4：1不万方数据硕士学位论文摘要在变化。其容量效率约为86％。但当质量比为4：1时，其效率呈逐渐减小趋势。因此，可认为GP—PVDF的质量比为7：3是最佳的。关键词：氧化还原，硫酸亚铁，电解液，电极材料分类号：640万方数据硕士学位论文ABSTRACTStudyofFe3We2+Elec

8、trolyteandElectrodematerialsinRedoxBatteryABSTRACT-Withthedevelopmentofgreenenergy，itisurgenttomakefulluseofalternativeenergysuchaswaterandwindenergy．Duetotheintermittenceoftheseenergyintimeandspace，it