【摘 要】
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全钒液流电池中的电极材料是全钒液流电池的关键部件之一,石墨毡由于具有比表面积大,稳定性好的特点适合作为电极材料。但是,石墨毡在水溶液中的润湿性差,因此在使用前必须进行表面处理。本文分别用了高锰酸钾氧化、热处理、电化学氧化处理三种方法对聚丙烯氰基石墨毡进行处理,得到结论如下:经高锰酸钾氧化处理后,SEM和FT-IR测试表明,石墨毡电极的电化学活性得到提高归因于电极表面沟壑的增多和电极上含氧官能团的增
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全钒液流电池中的电极材料是全钒液流电池的关键部件之一,石墨毡由于具有比表面积大,稳定性好的特点适合作为电极材料。但是,石墨毡在水溶液中的润湿性差,因此在使用前必须进行表面处理。本文分别用了高锰酸钾氧化、热处理、电化学氧化处理三种方法对聚丙烯氰基石墨毡进行处理,得到结论如下:经高锰酸钾氧化处理后,SEM和FT-IR测试表明,石墨毡电极的电化学活性得到提高归因于电极表面沟壑的增多和电极上含氧官能团的增加;交流阻抗谱和循环伏安曲线测试结果表明,处理后的石墨毡氧化还原活性得到明显增强;通过tafel曲线的分析可以得到经过KMn O4氧化的石墨毡耐蚀性得到一定的提高;在全钒液流电池中测试结果表明KMn O4氧化的石墨毡过电势更低,易充电难放电,能量效率由75.43%提升到81.00%。经过热处理后的石墨毡亲水性得到明显增强,比表面积增大,活化位置增多,为钒离子的附着提供了有利场所。FT-IR测试表明,热处理后的红外光谱峰值增大,峰型变宽,这说明热处理使石墨毡上的官能团活性增强;交流阻抗和循环伏安测试表明,热处理后的石墨毡随着温度的升高,电化学阻抗减小,电荷传导性能逐渐增强,600℃热处理后的石墨毡电极具有更小的氧化还原峰电位差;充放电测试表明,热处理后石墨毡放电电位平台从1.28-1.35V提高到1.32-1.36V,能量效率由75.43%提升到80.30%。经过电化学氧化处理的石墨毡碳纤维上的沟槽加深,因为碳纤维在表面处理过程中,碳晶格边缘的不饱和碳原子被氧化,部分含氧基团被氧化为CO2,导致石墨微晶被刻蚀;FT-IR结果表明,电化学氧化处理后的石墨毡电极含氧官能团种类增多,峰值增强峰型增宽;交流阻抗和循环伏安测试表明,电流密度对石墨毡的电化学活性影响较大,电化学氧化时间影响较小;充放电测试表明,电化学氧化处理的电流密度为50m A/cm2、150m A/cm2、250m A/cm2,能量效率分别为77.41%、79.28%、82.37%。
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