全钒液流电池电极之升级改造

全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。其正负极活性物质均为钒的硫酸溶液，电极反应均发生于液相，极大的降低 了电化学极化，其额定功率及额定功率均能单独设计，通过更换电解液能达到瞬时充电，100％深度放电也不会对电池有所损害。基于以上优点，其可以广泛应用于光伏发电、风力发电、智能电网、谷电峰用、分布电站、通讯基站、UPS/EPS、交通军事等领域。

目前，全钒液流电池所用的电极材料主要为碳素类的石墨毡或炭毡，该材料有电阻率低、比表面积大、化学及电化学稳定等优点。但是，全钒液流电池电极反应在其表面的电化学活性较低，所以需要对石墨毡或炭毡进行活化处理来提高其电化学活性，进而提高电池性能。有学者提出，可使用过渡金属修饰来提高碳纤维的电化学活性，例如采用氧化钨催化剂，修饰的过程如下：

1)纺丝液的制备：将聚丙烯腈或聚乙二醇以一定的比例加入到二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中，水浴条件下搅拌均匀；

2)将钨酸盐按比例加入到步骤 1)所述的纺丝液中，通过搅拌或者超声的方式使其分散均匀。钨酸盐在复合纺丝液中的搅拌时间为6～18小时，超声时间为2～6小时；

其中，含钨的无机盐或有机盐包括钨酸铵、钨酸钠、硅钨酸、磷钨酸；

3)将步骤2)得到的复合纺丝液利用静电纺丝技术得到纳米纤维膜，纳米纤维膜的厚度为0.5～5毫米)；

4)将得到的纳米纤维膜经过气氛炉进行预氧化及碳化；

5)将所得的电极材料直接用去离子水清洗或超声清洗，时间为5～30分钟。

6)将清洗之后的电极材料，在真空干燥箱或鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为50～100℃，保温时间为12～48小时，烘干之后的电极材料厚度为0.01～3 毫米。

最终的电极材料是含有氧化钨催化剂的纳米碳纤维缠绕而成的厚度可控的膜状或块体材料。这种电极材料，能使电极的比表面积大大提高，从而加大了电极反应面积，具有优异的电催化活性，在电池运转过程中，能够稳定的存在于电极中，既提高电极的活性，又可以避免催化剂对钒溶液的污染。

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