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Improving electrochemical properties of carbon paper as negative electrode for vanadium redox battery by anodic oxidation
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作者 HOU Bing-xue CUI Xu-mei +1 位作者 ZHANG Qi CHEN Yun-gui 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第6期1435-1442,共8页
Anodic oxidation with different electrolyte was employed to improve the electrochemical properties of carbon paper as negative electrode for vanadium redox battery(VRB).The treated carbon paper exhibits enhanced elect... Anodic oxidation with different electrolyte was employed to improve the electrochemical properties of carbon paper as negative electrode for vanadium redox battery(VRB).The treated carbon paper exhibits enhanced electrochemical activity for V^2+/V^3+redox reaction.The sample(CP-NH3)treated in NH3 solution demonstrates superior performance in comparison with the sample(CP-NaOH)treated in NaOH solution.X-ray photoelectron spectroscopy results show that oxygen-and nitrogen-containing functional groups have been introduced on CP-NH3 surface by the treatment,and Raman spectra confirm the increased surface defect of CP-NH3.Energy storage performance of cell was evaluated by charge/discharge measurement by using CP-NH3.Usage of CP-NH3 can greatly improve the cell performance with energy efficiency increase of 4.8%at 60 mA/cm^2.The excellent performance of CP-NH3 mainly results from introduction of functional groups as active sites and improved wetting properties.This work reveals that anodic oxidation is a clean,simple,and efficient method for boosting the performance of carbon paper as negative electrode for VRB. 展开更多
关键词 vanadium redox battery carbon paper negative electrode anodic oxidation electrochemical kinetics
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Electrode modification and electrocatalysis for redox flow battery(RFB) applications
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作者 CAO Liuyue SKYLLAS-KAZACOS Maria WANG Dawei 《储能科学与技术》 CAS 2015年第5期433-457,共25页
The electrode is one of the main components in redox flow batteries(RFBs), as it provides the reactions sites for redox couples and can influence the cell performance through its effect on cell voltage losses associat... The electrode is one of the main components in redox flow batteries(RFBs), as it provides the reactions sites for redox couples and can influence the cell performance through its effect on cell voltage losses associated with activation overpotential, concentration overpotential and ohmic losses. Extensive research has thus been carried out on material selection, structural design and modification of electrodes as well as electrocatalysis for redox reactions. This review provides an historical overview of the screening and modification of electrode materials together with recent progress in novel electrode architectures, electrode modification and electrocatalysis methods. RFB systems such as iron/chromium, polysulfide/bromine and all vanadium batteries are discussed in detail. 展开更多
关键词 redox flow batteries ELECTRODE CATALYSIS carbon graphite felt
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Performance of redox flow battery systems in Japan
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作者 Shibata Toshikazu Kumamoto Takahiro +2 位作者 Nagaoko Yoshiyuki Kawase Kazunori Yano Keiji 《储能科学与技术》 CAS 2013年第3期233-236,共4页
Renewable energies, such as solar and wind power, are increasingly being introduced as alternative energy sources on a glosbal scale toward a low-carbon society. For the next generation power network, which uses a lar... Renewable energies, such as solar and wind power, are increasingly being introduced as alternative energy sources on a glosbal scale toward a low-carbon society. For the next generation power network, which uses a large number of these distributed power generation sources, energy storage technologies will be indispensable. Among these technologies, battery energy storage technology is considered to be most viable. Sumitomo Electric Industries, Ltd. has developed a redox flow battery system suitable for large scale energy storage, and carried out several demonstration projects on the stabilization of renewable energy output using the redox flow battery system. This paper describes the advantages of the redox flow battery and reviews the demonstration projects. 展开更多
关键词 redox flow battery energy storage renewable energy smart grid wind turbine photovoltaics
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Digital twin outlook for all-vanadium redox flow batteries
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作者 WANG Erqiang SANG Tengteng 《中国科学院大学学报(中英文)》 2025年第5期577-588,共12页
Redox flow batteries have gained wide attention at home and abroad as a long-duration energy storage technology with the advantages of high safety,long lifespan,mutual independence of capacity and power,and easy recyc... Redox flow batteries have gained wide attention at home and abroad as a long-duration energy storage technology with the advantages of high safety,long lifespan,mutual independence of capacity and power,and easy recycling.However,the current battery management technology faces significant challenges,and there is room for development.Digital twin(DT),as a technology that collectively senses,evaluates,predicts,and optimizes characteristics,is promising to contribute to redox flow batteries’operation,maintenance,and management.This paper begins with a brief description of redox flow batteries,followed by a short explanation of the concept and application of DTs.DTs have already made some progress in the field of batteries,and can be applied to solve the problems of redox flow batteries in terms of thermal management and system optimization.Finally,the paper analyzes the combination of redox flow battery and DT architecture,which is expected to contribute to developing DT technology for redox flow batteries. 展开更多
关键词 redox flow battery digital twin battery management system
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Boosting catalytic activities of carbon felt electrode towards redox reactions of vanadium ions by defect engineering 被引量:2
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作者 XU Jian ZHANG Yi-qiong +8 位作者 ZHU Xiao-bo LONG Ting XU He LOU Xue-chun XU Zhi-zhao FU Hu XIANG Wei-zhe XIE Ming-ming JIA Chuan-kun 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第9期2956-2967,共12页
Vanadium redox flow batteries(VRFBs)are one of the most promising energy storage systems owing to their safety,efficiency,flexibility and scalability.However,the commercial viability of VRFBs is still hindered by the ... Vanadium redox flow batteries(VRFBs)are one of the most promising energy storage systems owing to their safety,efficiency,flexibility and scalability.However,the commercial viability of VRFBs is still hindered by the low electrochemical performance of the available carbon-based electrodes.Defect engineering is a powerful strategy to enhance the redox catalytic activity of carbon-based electrodes for VRFBs.In this paper,uniform carbon defects are introduced on the surfaces of carbon felt(CF)electrode by Ar plasma etching.Together with a higher specific surface area,the Ar plasma treated CF offers additional catalytic sites,allowing faster and more reversible oxidation/reduction reactions of vanadium ions.As a result,the VRFB using plasma treated electrode shows a power density of 1018.3 mW/cm^(2),an energy efficiency(EE)of 84.5%,and the EE remains stable over 1000 cycles. 展开更多
关键词 vanadium redox flow batteries carbon felt defect engineering plasma treatment
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Electrochemical behavior of diverse vanadium ions at modified graphite felt electrode in sulphuric solution
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作者 李晓刚 黄可龙 +1 位作者 刘素琴 陈立泉 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2007年第1期51-56,共6页
PAN-based graphite felt (PGF) treated in 98% sulphuric acid for 5 h and then kept at 450 ℃ for 2 h was evaluated for their electrochemical performance as electrodes of vanadium redox battery (VRB). Structure and ... PAN-based graphite felt (PGF) treated in 98% sulphuric acid for 5 h and then kept at 450 ℃ for 2 h was evaluated for their electrochemical performance as electrodes of vanadium redox battery (VRB). Structure and characteristic of treated PAN-based graphite felt (TPGF) were determined by means of Fourier Transform Infi-ared Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area analysis and VRB test system. The results show that the acid and heat synergistic effect increase the number of --COOH functional groups on the PGF surface, and the PGF is eroded by sulphuric acid oxidation, resulting in the surface area increases from 0.31 m^2/g to 0.45 m^2/g. The V( Ⅱ )/V(Ⅲ) redox reaction is electrochemically reversible on the TPGF electrode, while the V(Ⅳ)/V(Ⅴ) couple is a quasi reversible process. The diffusion coefficients of the oxidation for V(Ⅳ)/V(Ⅴ) obtained from the scope of peak current Ip vs scan rate v^1/2 is 4.4×10^-5 cm^2/s. The improvement of electrochemical activity for the electrode is mainly ascribed to the increase of the number of ---COOH groups on the TPGF, which behaves as active sites catalyzing the vanadium species reactions and accelerating electron transfer reaction and oxygen transfer. 展开更多
关键词 vanadium redox flow battery graphite felt diffusion coefficient.
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有机/无机复合添加剂对钒液流电池正极电解液的影响
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作者 刘彦峰 陈凤英 +3 位作者 左恒 李晓龙 黄刚 宋月红 《电源技术》 北大核心 2025年第2期438-442,共5页
选用硫酸铁铵、乙醇、乙二醇、丙三醇为添加剂,分别添加到钒液流电池电解液中,考察添加剂对电解液粘度、紫外可见光谱和循环伏安特性的影响。根据循环伏安测试的结果,选取硫酸铁铵为无机添加剂、丙三醇为有机添加剂,组成复合添加剂,通... 选用硫酸铁铵、乙醇、乙二醇、丙三醇为添加剂,分别添加到钒液流电池电解液中,考察添加剂对电解液粘度、紫外可见光谱和循环伏安特性的影响。根据循环伏安测试的结果,选取硫酸铁铵为无机添加剂、丙三醇为有机添加剂,组成复合添加剂,通过循环伏安法和交流阻抗法研究复合添加剂对电解液电化学过程的影响,测试了复合添加剂存在下,电极反应的动力学性能。结果表明虽然添加剂会使电解液的粘度有所增加,但是不会改变电解液中钒离子的价态和浓度,可以改善电极反应的活性和可逆性,尤其是复合添加剂的效果最为显著。 展开更多
关键词 钒液流电池 添加剂 电化学活性
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基于FFRLS-MIUKF算法的全钒液流电池荷电状态估计方法
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作者 郑涛 贾泽峰 +2 位作者 邱亚 李俊伟 侯谋 《热力发电》 北大核心 2025年第4期68-76,共9页
针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unsce... 针对全钒液流电池的荷电状态(state of charge,SOC)估计难度大、成本高、准确性差等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)和多新息无迹卡尔曼滤波(multiple innovation unscented Kalman filter,MIUKF)的全钒液流电池荷电状态估计方法。该方法通过FFRLS在线辨识全钒液流电池等效电路模型参数,然后通过MIUKF进行荷电状态估计,从而达到准确估计全钒液流电池荷电状态的目的。最后,利用实验平台对5 kW/30 kW·h的全钒液流电池采用所提出方法进行验证,实验结果表明,相较于RLS-UKF算法和FFRLS-UKF算法,FFRLS-MIUKF算法在荷电状态估计中表现最优,其充电阶段与放电阶段均方误差与均方根误差更低,均方误差与均方根误差在充电阶段分别为0.0037、0.0609,在放电阶段分别为0.0013、0.0363。 展开更多
关键词 全钒液流电池 SOC估计 递推最小二乘 多新息无迹卡尔曼滤波 遗忘因子
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基于自适应虚拟阻抗的储能电站多机并联黑启动控制策略 被引量:1
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作者 谢冰 孙广宇 +3 位作者 杨斌 刘志力 王晓东 刘颖明 《可再生能源》 北大核心 2025年第2期243-251,共9页
在输电线路中,受线路阻抗影响,储能电站系统难以按照容量合理分配储能电站系统功率。为了更好地促进黑启动的稳定运行,文章提出了一种基于改进虚拟同步控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)的储能电站电池发电功率分配方案。该方案... 在输电线路中,受线路阻抗影响,储能电站系统难以按照容量合理分配储能电站系统功率。为了更好地促进黑启动的稳定运行,文章提出了一种基于改进虚拟同步控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)的储能电站电池发电功率分配方案。该方案首先引入虚拟阻抗,消除了由线路阻抗引发的母线电压波动,以提高储能电站系统功率分配精准度;然后,针对储能电站内多储能单元并联时,由于线路阻抗的影响造成各储能单元功率分配不均问题,分析了多个储能装置并联时的功率传输和环流特性,使得黑启动系统不断完善;最后,通过Matlab/Simulink实验平台和半仿真实验平台进行实验分析,验证所提策略的有效性,能够提高系统运行稳定性及经济性。 展开更多
关键词 储能电站 VSG控制 虚拟阻抗 功率分配 黑启动
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面向全钒液流电池用磺化支化聚苯并咪唑膜的构筑
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作者 李慧婷 刘希阳 +5 位作者 龙俊 黄文恒 李劲超 陈良 陈锓 张亚萍 《材料工程》 北大核心 2025年第7期201-211,共11页
面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、... 面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、质子传导能力(2.05×10^(-2)S/cm)和选择性(2.20×10^(6) S·min/cm^(3))。将sb-PBI-50膜装配到VFB中,在80~280 mA/cm^(2)电流密度下,其库仑效率(96.26%~98.35%)、电压效率(73.50%~90.19%)和能量效率(71.72%~86.82%)均高于商用Nafion 212膜。此外,在140 mA/cm^(2)电流密度下,使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环,且保持化学结构和微观形貌稳定,说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。 展开更多
关键词 磺化支化聚苯并咪唑 质子传导率和选择性 全钒液流电池
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全钒液流电池用活化石墨毡制备及性能研究
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作者 王钰洁 张帆 巨安奇 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1765-1773,共9页
全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同... 全钒液流电池(VRFBs)在大规模长时储能领域极具竞争优势,石墨毡(GFs)电极作为电化学反应发生的场所,是决定VRFBs性能和循环寿命的关键材料。分别以KOH和ZnCl_(2)作为活化剂对GFs进行活化处理,提高了GFs比表面积并产生丰富的孔隙结构,同时引入含氧官能团并改善GFs的亲水性,最终提高了电极的电化学活性。4%(质量分数)KOH活化后的GFs(KGF-4)具有丰富的孔隙结构和较高的含氧官能团含量,为钒氧化还原反应提供更多的反应面积和丰富的活性位点,具有最佳电化学活性;KGF-4电极组装的VRFBs在100 mA/cm^(2)电流密度下运行的能量效率(energy efficiency,EE)为80.23%,高于GFs(70.5%)和4%(质量分数)ZnCl_(2)活化后的GFs(76.98%)。这为兼具良好亲水性、高EE的VRFBs用GFs的活化设计提供了可行思路。 展开更多
关键词 全钒液流电池 石墨毡 活化 电池性能
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有机液流电池的研究进展及在能源领域的应用前景
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作者 祝东红 宋浩宇 +2 位作者 郭学锋 董天雷 高若梅 《石油炼制与化工》 CAS 北大核心 2025年第1期11-23,共13页
随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避... 随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避免了有害物质的产生,而且显著降低了对人体健康的风险。全面概述了ORFB技术的基本原理、关键组件、最新研究进展和应用潜力。通过对ORFB技术的深入分析,展示了其在能源转型和促进可持续发展方面的重要作用。通过综述当前的研究动态,揭示了ORFB技术发展的趋势和前景,为未来能源存储技术的发展方向提供了指导。 展开更多
关键词 有机液流电池 储能 蒽醌 紫精 二茂铁 离子交换膜
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全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究
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作者 叶涛 王怡君 +1 位作者 唐子龙 潘国梁 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1177-1186,共10页
全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结... 全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结合高锰酸钾滴定的结果,确定了电池容量衰减的主要因素,即电解液失衡和电极退化导致的负极活性物质减少和极化加剧。此外,采用草酸还原的方法将电解液的放电比容量恢复至初始的92.7%,并通过互换正负电极缓解了电池的极化加剧,证实了通过电极交换可以有效恢复并稳定电极的电化学活性。最后,采用恒压充电的方法解决了草酸残留问题,并制定了一种草酸恢复电解液的工艺路线,成功将已用电解液的平均价态从3.580价恢复至3.508价。该研究全面分析了全钒液流电池容量衰减的深层次原因,为电解液的恢复发挥了重要的指导作用,同时针对草酸恢复过程中的残留问题提出了简便有效的技术解决方案,为电解液的恢复和再利用提供了新的可能性。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电解液恢复 草酸还原 化学滴定
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全钒液流电池用纤维素纳米晶掺杂混合基质膜
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作者 刘鑫 郑皓仁 +3 位作者 陈强 丁静怡 黄康 徐至 《化工学报》 北大核心 2025年第5期2294-2303,共10页
设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在... 设计了用于全钒液流电池的纤维素纳米晶(CNC)掺杂的磺化聚醚醚酮(SPEEK)混合基质膜,CNC表面大量的羟基和磺酸基团使其具有良好的亲水性,这些基团的存在也能改善填料和聚合物之间的界面相容性。此外,CNC的高结晶度和高纵横比确保了膜在强酸性和强氧化性条件下高的稳定性以及良好的活性离子阻隔能力。同时其表面丰富的—OH基团与水分子以及SPEEK中丰富的—SO_(3)H基团构建了高度互连的亲水离子纳米团簇,实现高达0.073 S·cm^(-1)的质子传导率。使用其组装的电池在120 mA·cm^(-2)的电流密度下电压效率(VE)可达88.7%,远远超过SPEEK膜(78.3%),表明SPEEK/CNC膜在全钒液流电池中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 全钒液流电池 混合基质膜 纤维素纳米晶
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计及SOH的全钒液流电池并联控制策略
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作者 张红 李金中 +1 位作者 李鑫 张媛 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2442-2450,共9页
传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策... 传统下垂控制策略忽略了储能系统的健康状态(state of health,SOH),无法保证SOH的均衡,甚至可能加剧SOH的差异。为了确保直流微电网的稳定运行并维持储能系统内部的功率平衡,需要结合储能模块的健康状态(SOH),制定并联储能系统的控制策略。本工作在现有下垂控制策略基础上提出了一种计及SOH的改进下垂法作为并联储能系统控制策略,并且引入了二次补偿环节减少母线压降,建立了改进下垂控制模型,探究了采用二次补偿环节维持系统电压稳定方面的有效性和幂指数n对功率平衡速度的影响,通过MATLAB/Simulink仿真证明了该策略在全钒液流电池并联储能系统中的有效性,为提升直流微网储能系统管理的准确性和效率提供了有效途径。 展开更多
关键词 全钒液流电池 下垂控制 SOH 并联控制
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钒液流电池用双侧链阴离子交换膜的制备与性能
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作者 刘阿满 张晓静 +3 位作者 陈可欣 李坚 任强 汪称意 《精细化工》 北大核心 2025年第7期1516-1523,共8页
采用1-(6-溴己基)-1-甲基哌啶离子盐(Br-6-Pip)和1-溴十八烷对聚(联苯哌啶)(PBP)共接枝,制备了一系列同时含有长疏水侧链(十八烷基接枝度30%)和柔性亲水侧链[烷基哌啶接枝度(x)]的阴离子交换膜(x Pip-30%18PBP膜)。通过^(1)HNMR、SEM、... 采用1-(6-溴己基)-1-甲基哌啶离子盐(Br-6-Pip)和1-溴十八烷对聚(联苯哌啶)(PBP)共接枝,制备了一系列同时含有长疏水侧链(十八烷基接枝度30%)和柔性亲水侧链[烷基哌啶接枝度(x)]的阴离子交换膜(x Pip-30%18PBP膜)。通过^(1)HNMR、SEM、TEM对其进行了表征,利用物性测定和TGA、力学性能、离子传导率、钒离子渗透率测试,考察了烷基哌啶接枝度对x Pip-30%18PBP膜性能的影响。结果表明,x Pip-30%18PBP膜具有良好的微相分离结构,随着烷基哌啶接枝度从40%增至70%,膜内微相分离结构显著提高,x Pip-30%18PBP膜的理论离子交换容量从2.26 mmol/g提升至2.88 mmol/g;20℃下,吸水率从53.8%提高到82.6%,溶胀率从9.9%提高至23.4%;离子传导率从28.9 mS/cm增至41.9 mS/cm,膜面电阻从0.76Ω·cm^(2)降至0.39Ω·cm^(2);拉伸强度从9.6 MPa逐渐降至5.7 MPa,而断裂伸长率从19.8%逐渐提高到35.5%;钒离子渗透率为1.32×10^(–6)~2.16×10^(–6)cm^(2)/min。60%Pip-30%18PBP膜具有最佳的综合性能,将其组装钒液流单电池。在电流密度40 mA/cm^(2)下,该电池的能量效率高达80.0%;在电流密度100 mA/cm^(2)的充放电循环200次测试中,库仑效率维持在91%~92%,而能量效率仅下降了4.2%。 展开更多
关键词 阴离子交换膜 超强酸催化 柔性哌啶阳离子 长疏水侧链 微相分离 钒液流电池 功能材料
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星形交联剂交联的磺化聚苯并咪唑膜的制备及其在全钒液流电池中的应用 被引量:1
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作者 史小虎 黄怡馨 +1 位作者 邹涛 袁依婷 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1377-1385,共9页
制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。... 制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。本工作通过合成星形交联剂成功制备了一种交联的磺化聚苯并咪唑微孔质子交换膜(tbt-SP-110)。在磺化聚苯并咪唑膜中引入星形交联剂,构建了离子传输通道。此通道不仅起到了加速质子传导的作用,同时可以容纳水分子限制膜材料的溶胀,结合聚苯并咪唑本征高离子选择性,实现了质子的快速选择性传输。得益于膜材料优异的性能,在250 mA/cm^(2)电流密度条件下,库仑效率和能量效率分别能达到99.45%和79.06%。在200 mA/cm^(2)电流密度条件下,循环100圈后容量保持率可以达到72%,展现了其应用于高性能全钒液流电池的潜力。 展开更多
关键词 星形交联剂 聚苯并咪唑微孔膜 低面电阻 高离子选择性 全钒液流电池
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全钒液流电池多孔电极受压后性能变化的数值模拟
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作者 王庆泰 张赛 王杰敏 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期322-332,共11页
全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩... 全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩,使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异,建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布、温度分布、反应热特性、过电位分布和电池平均功率的影响。结果表明:压缩比增大时,电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大,电极内部整体温度上升,边缘区域温度存在极值现象,负极处欧姆热、极化热和电化学热会先减少再增加,电池的平均功率峰值下降,正极处过电位上升。 展开更多
关键词 全钒液流电池 多孔电极非均匀压缩 非等温 数值模拟
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聚苯胺复合离子膜及液流电池性能研究
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作者 李雅倩 王权 +3 位作者 张可欣 刘巧鸿 宋芃 安全福 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafio... 铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafion膜中掺杂聚苯胺纳米管(PANI),成功制备了一系列不同掺杂量的聚苯胺复合离子膜。PANI纳米管的引入提高了膜的保水率和尺寸稳定性,并增强了质子传导性能。实验结果表明,Nafion/PANI-0.5膜在80℃下的质子电导率达到223.4×10^(-2)S/cm。采用该膜的ICRFB单电池在电流密度为100 mA/cm^(2)时,库仑效率(CE)和能量效率(EE)均优于Nafion膜,分别达到97.9%和87.2%。本研究制备的Nafion/PANI-0.5膜在ICRFB中的应用中展现出良好的性能,为提升液流电池储能系统的整体效能提供了新的思路。 展开更多
关键词 铁铬液流电池 聚苯胺纳米管 质子交换膜 质子传导率
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全钒液流电池的电极结构研究进展
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作者 李跃林 刘祉妤 +5 位作者 郭森 刘晓君 张蓬亮 王程程 梁原 王锐 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期601-612,共12页
全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电... 全钒液流电池(VRFB)作为一种极具前途的大规模储能技术,提高电池功率密度和运行效率是降低液流电池成本的有效途径之一。电极是实现电能与化学能相互转换的核心场所,电极材料的结构特性和表面性质直接影响电化学反应速率、电池内阻和电解液传输过程,从而影响电池性能。通过开发宏观、微观有序的电极结构,达到电极传输性能和电化学性能协同提升的目的。本文全面综述了对电极从宏观到微观层面上的结构设计及在全钒液流电池中的研究进展。在宏观尺度上,总结分析了电极压缩比、电极流场结构、电极几何形状等结构参数对电池性能的影响;在微观尺度上,通过物理和化学方法构建了多级孔分布的单层电极结构和具有梯度分布的多层电极结构,可以增大电极比表面积,促进电化学反应,同时改善电解液在电极表面的扩散。最后,对电极结构设计存在的问题及下一步研发方向进行了展望。 展开更多
关键词 全钒液流电池 电极 结构设计
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