钒电池电解液的电位滴定分析

介绍了全钒氧化还原液流电池(以下简称钒电池)电解液中钒价态的电位滴定分析方法。该法适用于钒电池电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、V(Ⅴ)及总钒的测定。结果表明,所测各价态钒及总钒的相对标准偏差(N=6)均不超过2.09%,可满足钒电池电解液中钒价态的分析需要。     

V3+/V4+电解液的制备及溶解性研究

以V2O3和H2SO4为原料,通过煅烧-溶解的方法得到了钒氧化还原液流电池电解液.电位滴定测试表明该方法可以得到V3 和V4 离子浓度之比正好为1的钒氧化还原液流电池电解液.研究结果表明通过在煅烧物料中加入适量的Na2SO4可以提高电解液中V3 和总钒离子浓度;在电解液中加入硝酸钠可以提高电解液中钒离子的浓度,但它使V3 离子不稳定,而变为V4 离子.     

钒电池电解液中氯离子测定方法研究

使用氧化还原电极与复合银电极相结合的方法测定钒电解液中氯离子含量。研究表明,三、四价钒离子不会干扰钒电解液中氯离子的测定,利用钒电解液自身的氧化还原特性将钒电解液中影响测定的二、五价钒离子转化成三、四价钒离子,从而测定各种价态钒溶液中的氯离子浓度。浓度≤2.0 mol/L,取样体积0.5~2 m L的钒电解液中钒离子浓度不影响测定。回收率为98.83%~101.40%,测量标准偏差(RSD)≤0.030 1 mol/L,表明该方法简便、快速、准确,适合大批量钒电解液的现场充放电过程中氯离子含量数据监控。     

钒电池充放电过程离子变化规律研究

采用电位滴定法测定了钒离子浓度,并与钒化学分析方法(GB)测定结果进行了对比.在此基础上.研究了钒电池在一定充电深度下充放电过程中正负极不同价态钒离子浓度变化规律.结果表明.在钒电池多次循环过程终态时.无论是充电状态.还是放电状态.正负极电解质中钒离子浓度变化规律一致.即正极V5 离子浓度随电池循环次数的增加而升高;负极V2 离子浓度随电池循环次数的增加而降低.并且这种失衡现象严重影响着电池的寿命和效率.因此,若想延长电池循环寿命.保证电池设计容量和效率,如何有效控制正负极电解质中V2 与V2 离子实际浓度与理论值相匹配是电池运行中的关键问题.     

添加剂对全钒液流电池正极电解液的影响

研究了正极电解液添加剂尿素、乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和K2SO4对全钒液流电池正极电解液荷电状态(SOC)及氧化还原电位的影响。研究结果表明,无机添加剂K2SO4和有机添加剂尿素、EDTA和柠檬酸的加入均使正极电解液的氧化还原电位负移,且EDTA和柠檬酸的加入使正极电解液的氧化还原电位的变化范围明显减小。加入EDTA和柠檬酸使正极电解液的SOC减小,SOC变化范围显著变窄;加入尿素和K2SO4使正极电解液的荷电状态变化范围变宽。对于有机添加剂,添加剂使正极电解液电位电极变化越大,其SOC变化也越大。有机添加剂对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其能够和正极电解液中的五价钒离子发生氧化还原反应;K2SO4对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其与五价钒离子发生络合反应。     

温度和浓度对钒电解液性能的影响

钒电池系统主要由隔膜、极板、电极、正负极电解液储液罐和循环泵等几部分构成。充放电过程中,正负极电解液中钒离子的价态发生变化,实现电能的存储和释放。对不同浓度的钒电解液在不同温度下的电化学循环伏安行为进行了研究。结果表明,在同一温度下,随着含钒离子浓度增大,参加电化学反应的离子数量增多,钒电池可以产生更大的输出电流。同时随着含钒离子浓度增加,电化学反应的可逆性变差,钒电池充放电循环过程的能量损失将会增加,这势必会降低电池的能量效率;对于同一浓度下的钒电解液,氧化反应和还原反应的峰值电流值随着温度的升高而增大。适当提高钒电解液温度,可提高全钒液流电池的输出电流。     

用高纯V_2O_5制备钒电池电解液的工艺研究

以高纯V2O5为原料,用SO2还原法制备VOSO4、锌-氨法制备V2(SO4)3,分别作为钒电池正、负极电解液的活性物质。对电解液的制备工艺进行了研究,同时对SO2还原V2O5的反应机理进行了研究,计算了制备VOSO4的反应焓变和吉布斯自由能变化,并对制备的电解液进行了电化学性能测试。结果表明:该法生产工艺简单,生产效率高,电解液浓度可任意调配;在电流密度为5.0 m A/cm2时,电池的电流效率、电压效率、能量效率分别为94.5%、91.2%和90.1%,满足钒电池电解液的性能要求。     

钒电池电解液浓度与稳定性研究

分别考察了硫酸浓度为4.3 mol/L,钒离子浓度分别为1.5、1.6、1.7 mol/L的钒电解液,和钒浓度为1.6 mol/L,硫酸浓度分别为4.1、4.3、4.5 mol/L的钒电解液,在高低温下的稳定性、电化学性能、在隔膜中的钒离子渗透率等。通过考察得知,电解液钒离子浓度为1.6 mol/L,硫酸浓度为4.3 mol/L的电解液综合性能最佳。     

硫酸溶液中V(IV)/V(V)电对在碳纸电极上的阻抗特性

用交流阻抗结合循环伏安方法研究了硫酸溶液中V(IV)/V(V)电对在碳纸电极上的阻抗特性。结果表明,碳纸电极在开路电位[0.2V(vs.SCE)]下仅表现为–COH/–C=O电对的氧化还原行为。在极化电位0.7-1.2V下测得的交流阻抗是由于V(IV)/V(V)电对的氧化还原行为引起的。极化电位对V(IV)/V(V)电对的交流阻抗参数影响很大,电荷转移电阻及双电层电容在0.9V的极化电位下出现最小值,而扩散电容在此电位下则有极大值,这种影响规律与通过控制V(IV)和V(V)离子在电解液中的比例能构筑不同开路电位的钒电解液中所得的规律相同。     

A three-dimensiorn non-isothermal model for VRB

利用仿真软件进行了建模计算,采用Darcy定律分析流场,对全钒氧化还原液流电池(钒电池)的流场特性、流场内钒离子的浓度分布以及恒流充放电时电池的温度变化进行了模拟研究,结果表明:电池进液口的位置及进液速度对流场的压力及其分布均匀性有较大影响,钒离子会在膜两侧发生富集,其浓度分布与电解液的流量直接相关.电池负极温升明显大于正极,在理想情况下,持续运行10个循环后温度会上升2K左右.     

三维非恒温的钒电池流场模型

利用仿真软件进行了建模计算,采用Darcy定律分析流场,对全钒氧化还原液流电池(钒电池)的流场特性、流场内钒离子的浓度分布以及恒流充放电时电池的温度变化进行了模拟研究,结果表明:电池进液口的位置及进液速度对流场的压力及其分布均匀性有较大影响,钒离子会在膜两侧发生富集,其浓度分布与电解液的流量直接相关。电池负极温升明显大于正极,在理想情况下,持续运行10个循环后温度会上升2 K左右。     

石墨在钒电池电解液中的电化学行为

为进一步认识石墨材料在钒电池集流体中的稳定性机理及其影响因素,探讨其作为钒电池关键材料的可行性,进行了循环伏安(CV)、充放电测试.结果表明,石墨在高浓度硫酸溶液中容易形成一阶石墨层间化合物( GIC),其在高电压下容易形成石墨氧化物(GO),使得钒离子在正极反应的可逆性遭到破坏,反应极化增大,电池的性能急剧下降.GO...     

单斜Li3V2( PO4)3制备与改性的进展

介绍了单斜磷酸钒锂[ Li3 V2( PO4)3]的结构和充放电机理;综述了制备Li3 V2( PO4)3的方法,如高温固相法、溶胶-凝胶法和水热法的现状,以及改性,如表面包覆和元素掺杂等的进展.     

添加剂对电解液及钒电池性能的影响

利用结晶实验和单体电池实验,考察了5种全钒氧化还原液流电池电解液添加剂的性能.尿素、草酸铵和乙二醇可抑制三价钒离子的结晶,降低电解液浓度的下降速率;硫酸镁和硫酸钠没有抑制结晶的作用;乙二醇的加入会降低电池的效率与容量.尿素和草酸铵的加入对电池性能的影响很小.使用2％尿素和草酸铵添加剂的单体电池,在60 mA/cm2的电...     

提高钒电池电解液的稳定性

为获得高比能量的钒电池电解液 ,在钒硫酸溶液中分别添加 2 %甘油和 2 %硫酸钠 ,提高了溶液中钒离子的溶解度和稳定性。利用循环伏安法测量含添加剂的钒硫酸溶液 ,得出溶液中少量的甘油和硫酸钠不会对钒氧化还原反应的可逆性产生不利的影响。用含甘油的钒硫酸溶液作为电池电解液组装钒电池 ,测量了电池的充放电性能 ,表明含 2 %甘油的钒硫酸溶液单位体积的电容量较大。     

碳酸盐掺杂SDC对ITSOFC性能的影响

用模压法制备基于钐掺杂氧化铈(SDC)和掺杂氧化铈-无机盐复合(CSC)电解质的电池,并在氩气/空气气氛中测试性能.碳酸盐掺杂SDC降低了开路电压(OCV),基于CSC电解质和SDC电解质的电池的OCV盖,由500℃时的0.219 V降至650℃时的0.007 V;在650℃时,基于CSC电解质的电池的最高功率密度比基...     

全钒液流电池三维模拟

通过全钒液流电池三维耦合反应模型的建立,研究了三种不同电池结构设计中电解液流场分布、电压分布、电流分布以及离子浓度分布。结果表明,电解液主管道至电极反应区横向导流槽的设计,有效提高了电池堆中电解液分配的均一性,降低反应浓差极化,提高电池充放电效率。