钒液流电池碳毡电极中纳米电催化剂的研究

钒液流电池碳毡电极中纳米电催化剂的研究

钒液流电池作为一种新型储能电池，能够实现对功率密度和能量密度的独立解耦控制，且充放电时只发生液相反应，电极不参与反应，可深度放电直至完全。另外，碳毡（CF）因具有良好的耐热、耐腐蚀特性，较好的机械强度，以及较大的表面积和较高的导电性，因而作为电极材料被广泛用于钒液流电池中。CF电极表面易产生化学吸附作用，生成各种表面官能团，利用该特性借助电催化剂能够实现对CF电极的改性，使CF电极的性能最优。

通过对电催化剂进行纳米化处理，能够显著增强电催化剂的活性。采用纳米结构的还原氧化石墨烯作为纳米电催化剂对CF电极进行改性处理。处理时，采用超声振荡方法，将特定浓度的纳米还原氧化石墨烯涂布在CF电极上，实现改性。为了确定纳米还原氧化石墨烯的最佳浓度，试验设定浓度为1、2、3、4、5mg/mL这5种不同的纳米还原氧化石墨烯溶液分别对CF电极进行改性处理。采用循环伏安法对改性后的CF电极进行电化学性能测试。结果显示：①当纳米还原氧化石墨烯溶液的浓度为2mg/mL时，改性处理后的CF电极具有最优的电化学性能。与不进行改性处理的CF电极相比，改性后钒液流电池的阳极和阴极峰值电流分别为45.3mA和21.1mA，而改性前该值分别为14.2mA和4.7mA；②改性后CF电极表面的扩散系数增加为改性前的两倍；③电解液中离子迁移电阻从459.3Ω/cm减少至94.2Ω/cm。

刊名：JournalofElectroanalyticalChemistry（英）

刊期：2017年第789期

作者：MohammadHadi Moghim

编译：李臣