全釩液流電池電極之升級改造

全釩液流電池是一種以釩為活性物質呈迴圈流動液態的氧化還原電池。其正負極活性物質均為釩的硫酸溶液，電極反應均發生於液相，極大的降低 了電化學極化，其額定功率及額定功率均能單獨設計，通過更換電解液能達到暫態充電，100％深度放電也不會對電池有所損害。基於以上優點，其可以廣泛應用於光伏發電、風力發電、智慧電網、穀電峰用、分佈電站、通訊基站、UPS/EPS、交通軍事等領域。

目前，全釩液流電池所用的電極材料主要為碳素類的石墨氈或炭氈，該材料有電阻率低、比表面積大、化學及電化學穩定等優點。但是，全釩液流電池電極反應在其表面的電化學活性較低，所以需要對石墨氈或炭氈進行活化處理來提高其電化學活性，進而提高電池性能。有學者提出，可使用過渡金屬修飾來提高碳纖維的電化學活性，例如採用氧化鎢催化劑，修飾的過程如下：

1)紡絲液的製備：將聚丙烯腈或聚乙二醇以一定的比例加入到二甲基甲醯胺或二甲基乙醯胺中，水浴條件下攪拌均勻；

2)將鎢酸鹽按比例加入到步驟 1)所述的紡絲液中，通過攪拌或者超聲的方式使其分散均勻。鎢酸鹽在複合紡絲液中的攪拌時間為6～18小時，超聲時間為2～6小時；

其中，含鎢的無機鹽或有機鹽包括鎢酸銨、鎢酸鈉、矽鎢酸、磷鎢酸；

3)將步驟2)得到的複合紡絲液利用靜電紡絲技術得到納米纖維膜，納米纖維膜的厚度為0.5～5毫米)；

4)將得到的納米纖維膜經過氣氛爐進行預氧化及碳化；

5)將所得的電極材料直接用去離子水清洗或超聲清洗，時間為5～30分鐘。

6)將清洗之後的電極材料，在真空乾燥箱或鼓風乾燥箱中乾燥，乾燥溫度為50～100℃，保溫時間為12～48小時，烘乾之後的電極材料厚度為0.01～3 毫米。

最終的電極材料是含有氧化鎢催化劑的納米碳纖維纏繞而成的厚度可控的膜狀或塊體材料。這種電極材料，能使電極的比表面積大大提高，從而加大了電極反應面積，具有優異的電催化活性，在電池運轉過程中，能夠穩定的存在於電極中，既提高電極的活性，又可以避免催化劑對釩溶液的污染。

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