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钒电池负极电解液V_2(SO_4)_3溶解性规律

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无机材料学报 2012年第5期27卷 469-474页

作者：赵建新武增华席靖宇邱新平清华大学深圳研究生院绿色化学电源实验室深圳518055 清华大学化学系北京100084

对钒电池负极电解液中活性物质V（Ⅲ）在不同硫酸浓度、不同温度条件下的溶解性规律进行了深入研究，同时对VOID-H2S04体系电化学性能进行了初步探讨．结果表明：V（Ⅲ）的溶解是一个放热过程，在15。40℃范围内，V（111）的溶解度随着... 详细信息

对钒电池负极电解液中活性物质V（Ⅲ）在不同硫酸浓度、不同温度条件下的溶解性规律进行了深入研究，同时对VOID-H2S04体系电化学性能进行了初步探讨．结果表明：V（Ⅲ）的溶解是一个放热过程，在15。40℃范围内，V（111）的溶解度随着温度升高而逐渐降低；并且溶液中VOID会以V-O-V形式形成二聚体，在低硫酸浓度下，V（Ⅲ）可以高浓度长时间稳定存在，随硫酸浓度的增大，V（Ⅲ）溶解度逐渐降低，其中30℃、1mol／LH2s04条件下V（Ⅲ）浓度可高达2．730mol／L；进一步通过电化学测试，发现V（Ⅲ）-H2S04体系是不可逆体系，H2S04浓度的增大有益于提高V（Ⅲ）/V（Ⅱ）氧化还原反应的可逆性．

关键词：钒电池负极电解液溶解性

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钒电池用聚胺薄层复合膜研究

化学学报 2024年第1期82卷 16-25页

作者：滕祥国张良伟韩晓玉李郭威戴纪翠哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院应用化学系威海264209

钒电池(VRB)具有容量和功率相互独立、易于模块化、寿命长和安全性高等优点,因此特别适合作为大规模储能系统使用.隔膜是VRB的核心部件之一,对电池的综合性能和成本影响巨大.全氟磺酸膜如Nafion(杜邦)具有化学稳定性高、电导率高和机械... 详细信息

钒电池(VRB)具有容量和功率相互独立、易于模块化、寿命长和安全性高等优点,因此特别适合作为大规模储能系统使用.隔膜是VRB的核心部件之一,对电池的综合性能和成本影响巨大.全氟磺酸膜如Nafion(杜邦)具有化学稳定性高、电导率高和机械性能好等优点,因此是当前VRB中所广泛使用的商业化隔膜.然而,Nafion用于VRB时存在着钒离子渗透率高和成本高两大主要缺点,严重制约了VRB的商业化进程.薄层复合(TFC)膜具有皮层和支撑层易调控、制备简单和离子选择性高等特点,特别适合于在VRB中使用.但是传统的聚酰胺型TFC膜在VRB强酸电解液中存在潜在的水解和分解问题.为了制备VRB用高稳定性TFC膜,本工作以聚乙烯亚胺(PEI)和三聚氰氯(CC)作为两相单体,通过界面聚合法制备了不含酰胺基的聚胺型TFC膜并应用于VRB.在此基础上,对所制备复合膜进行了钒离子渗透率、单电池充放电性能、化学稳定性和长期循环稳定性等物化性能及电化学性能研究.结果表明:聚胺TFC膜(M_(T))的钒离子渗透系数为3.17×10^(-7) cm^(2)·min^(-1),远小于基膜M_(0) (30.89×10^(-7) cm^(2)·min^(-1))和商业N 115膜(Nafion 115,10.91×10^(-7) cm^(2)·min^(-1)).M_(T)膜在40 m A·cm^(-2)的电流密度下的能量效率(EE)高达86.2%,远高于M_(0) (74.9%)和N 115 (80.0%)膜.化学稳定性测试表明M_(T)膜的钒离子渗透系数损失率为4.42%,低于M_(0) (8.93%)和N 115 (4.86%).在80 m A·cm^(-2)的电流密度下100次充放电循环内,所制备TFC膜具有稳定的库仑效率、电压效率和能量效率.该TFC膜是理想的商业Nafion膜替代产品,在VRB中有良好的应用前景.

关键词：钒电池聚胺薄层复合膜界面聚合多孔膜

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钒电池电解液体积变化规律研究

化学学报 2011年第2期69卷 132-136页

作者：赵永涛席靖宇滕祥国武增华邱新平清华大学深圳研究生院绿色化学电源实验室深圳518055 清华大学化学系北京100084 哈尔滨工业大学(威海)应用化学系威海264209

研究了钒电池在使用阳离子交换膜稳定运行过程中电解液体积的变化情况,分析了影响因素,并总结了变化规律.离子的电迁移使电解液体积随充放电容量的变化线性改变,充电过程正极电解液体积线性减小,负极电解液体积线性增大;放电过程反之.... 详细信息

研究了钒电池在使用阳离子交换膜稳定运行过程中电解液体积的变化情况,分析了影响因素,并总结了变化规律.离子的电迁移使电解液体积随充放电容量的变化线性改变,充电过程正极电解液体积线性减小,负极电解液体积线性增大;放电过程反之.多次充放电循环过程中,钒离子的净渗透方向是由负极到正极,水的净变化方向与钒离子相同,最终使得多次循环过程正极电解液的体积逐渐增加.

关键词：钒电池电解液体积变化率离子电迁移率

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含钒电池储能的微电网负荷优化分配

电网技术 2012年第5期36卷 85-91页

作者：陈光堂邱晓燕林伟四川大学电气工程学院四川省成都市610065 四川省电力公司通信自动化中心四川省成都市610072

储能系统是微电网的重要组成部分,其对微电网的稳定性、经济性与安全性有着非常重要的影响。以含钒液流储能电池(vanadium redox flow battery,VRB)系统的微电网为研究对象,建立了含钒电池储能微电网多目标负荷优化分配模型。以某微电... 详细信息

储能系统是微电网的重要组成部分,其对微电网的稳定性、经济性与安全性有着非常重要的影响。以含钒液流储能电池(vanadium redox flow battery,VRB)系统的微电网为研究对象,建立了含钒电池储能微电网多目标负荷优化分配模型。以某微电网为例,分析讨论了钒电池对微电网带来的经济效益,同时研究了运行模式、控制策略和优化目标中权重等诸多因素对微电网负荷优化分配结果的影响,验证了所建立模型的有效性。

关键词：钒电池微电网多目标负荷优化分配

氮化钛纳米管作为钒电池负极对Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ)的电化学性能（英文）

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无机化学学报 2017年第3期33卷 501-508页

作者：赵峰鸣闻刚孔丽瑶褚有群马淳安浙江工业大学化学工程学院绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地杭州310032

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等材料... 详细信息

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO_2相转变为TiN和Ti_2N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V(Ⅱ)/V(Ⅲ)展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。

关键词：氮化钛纳米管钒电池 Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ) 电化学性能

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CTAB作为钒电池电解液添加剂的研究

无机材料学报 2010年第6期25卷 641-646页

作者：吴雪文刘素琴黄可龙中南大学化学化工学院长沙410083

通过紫外-可见、扫描电镜、方波伏安、循环伏安、稳定性考察,研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为钒电池电解液的添加剂对电解液的稳定性和电化学活性的影响,并对其机理进行了探讨.研究结果表明:电解液中CTAB胶束的季铵头部基团与五... 详细信息

通过紫外-可见、扫描电镜、方波伏安、循环伏安、稳定性考察,研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为钒电池电解液的添加剂对电解液的稳定性和电化学活性的影响,并对其机理进行了探讨.研究结果表明:电解液中CTAB胶束的季铵头部基团与五价钒作用,阻止五价钒的进一步聚合,从而抑制了五价钒的结晶.同时,添加剂在电极和电解液界面上,形成稳定的半球状颗粒,起到胶束催化V(IV)/V(V)氧化还原电对的作用.交流阻抗、充放电测试表明添加CTAB的电解液大大减小电荷传递电阻,使双电层电容增大一倍,提高电解液的电化学反应活性,这与CTAB的胶束催化相吻合.

关键词：钒电池电解液添加剂 CTAB 胶束催化

钒电池用含吡啶基杂萘联苯聚芳醚酮隔膜的研制

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功能材料 2021年第8期52卷 8100-8105页

作者：杨晓庆张守海王昭琪刘乾陈宇宁蹇锡高大连理工大学化工学院高分子材料系辽宁省高性能树脂工程技术研究中心辽宁省高分子科学与工程重点实验室大连市膜材料与膜过程重点实验室辽宁大连116024

以含二甲基杂萘联苯聚芳醚酮为原料,通过控制溴化条件,得到了含溴甲基杂萘联苯聚芳醚酮,与吡啶反应得到可溶解的含吡啶基杂萘联苯聚芳醚酮(Py-PPEK),通过溶液浇铸法制得了含吡啶基阴离子交换膜。考察了离子交换容量(IEC)对Py-PPEK膜基... 详细信息

以含二甲基杂萘联苯聚芳醚酮为原料,通过控制溴化条件,得到了含溴甲基杂萘联苯聚芳醚酮,与吡啶反应得到可溶解的含吡啶基杂萘联苯聚芳醚酮(Py-PPEK),通过溶液浇铸法制得了含吡啶基阴离子交换膜。考察了离子交换容量(IEC)对Py-PPEK膜基本性能及电池性能的影响。研究结果表明,随着IEC的增加,Py-PPEK膜的吸水率和溶胀率增加,钒离子渗透系数和面电阻减小,钒电池的电流效率、电压效率和能量效率提高。在电流密度为40 mA/cm^(2)时,Py-PPEK30(IEC=0.41 mmol/g)膜的电流效率达到95.5%,优于Nafion115膜。

关键词：杂萘联苯聚芳醚酮吡啶阴离子交换膜钒电池

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用于钒电池组自启动的双级高频隔离变流器

清华大学学报（自然科学版） 2017年第4期57卷 426-431页

作者：赵杨阳柴建云孙旭东毕大强清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

钒电池启动时需先为电解液循环系统供电,待电堆主闸自动闭合后电池才能正常充放电。但是,钒电池在严重缺电时电堆的初始电动势较低,与循环系统的恒压供电值相差较大,所以,当电堆主闸自动闭合时变流器与电池间会产生较大的冲击电流。针... 详细信息

钒电池启动时需先为电解液循环系统供电,待电堆主闸自动闭合后电池才能正常充放电。但是,钒电池在严重缺电时电堆的初始电动势较低,与循环系统的恒压供电值相差较大,所以,当电堆主闸自动闭合时变流器与电池间会产生较大的冲击电流。针对上述问题,该文提出了一种双级型高频隔离变流器及其控制方法,实现了高频隔离并网钒电池组在自启动过程中的冲击电流抑制,并通过电池参数测定避免了变流器限流控制时循环系统由于电压过低导致自启动失败的现象。最后通过5kW钒电池样机自启动实验,验证了所提出拓扑的可行性及控制方法的有效性。

关键词： DC/DC变流器钒电池自启动高频变压器

基于硫酸-盐酸混酸体系钒电池电解液的性能优化

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中国有色金属学报 2021年第6期31卷 1621-1631页

作者：杨亚东张一敏唐历刘涛黄晶杨晓武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081 攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室攀枝花617000 武汉科技大学国家环境保护矿冶资源利用与污染控制重点实验室武汉430081 武汉科技大学钒资源高效利用湖北省协同创新中心武汉430081 武汉科技大学湖北省页岩钒资源高效清洁利用工程技术研究中心武汉430081 武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070

为提高钒电池电解液的能量密度及宽温度区间稳定性,对基于硫酸-盐酸混酸支持电解质体系的电解液进行稳定性及电化学性能优化。对电解液进行钒离子及氯离子稳定性测试,发现在支持电解质配比为硫酸根浓度2.0~3.0 mol/L、氯离子浓度6.0~6.4... 详细信息

为提高钒电池电解液的能量密度及宽温度区间稳定性,对基于硫酸-盐酸混酸支持电解质体系的电解液进行稳定性及电化学性能优化。对电解液进行钒离子及氯离子稳定性测试,发现在支持电解质配比为硫酸根浓度2.0~3.0 mol/L、氯离子浓度6.0~6.4 mol/L时,电解液钒浓度可达2.4 mol/L且四种价态的电解液均可在-20~50℃稳定存在10 d以上且可以有效避免氯化氢挥发。对稳定性优化后的电解液进行循环伏安及交流阻抗测试,发现在钒浓度为2.2 mol/L、硫酸根浓度为2.75 mol/L、氯离子浓度为5.8 mol/L时,电解液的电化学性能最佳。对浓度组成优化的电解液进行充放电测试,发现电解液可以在-20~50℃及40~80m A/cm^(2)稳定运行,且能量效率可达75%。

关键词：钒电池电解液稳定性电化学性能