本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種全釩液流電池用石墨氈電極及其活化方法與應(yīng)用，至少包括以下步驟：將含有鎢源或鉬源的溶液與咪唑類離子液體混合，得到混合液；將預(yù)處理石墨氈電極浸漬于混合液中，取出干燥，得到復(fù)合物前驅(qū)體；將所述復(fù)合物前驅(qū)體通入CO2氣體，升溫并保溫，再通入惰性氣體冷卻，得到活化的全釩液流電池用石墨氈電極。本發(fā)明專利技術(shù)制備得到的石墨氈電極具有高電化學(xué)活性。學(xué)活性。學(xué)活性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種全釩液流電池用石墨氈電極及其活化方法與應(yīng)用
[0001]本專利技術(shù)涉及一種全釩液流電池
，尤其涉及一種全釩液流電池用石墨氈電極及其活化方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
[0002]全釩液流電池（簡稱釩電池）是應(yīng)用最廣的液流電池之一，其通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液中的活性物質(zhì)發(fā)生可逆的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。全釩液流電池電堆主要由端板、導(dǎo)流板、集流板、雙極板、電極框、電極、隔膜等部分組成。其中，電極是釩電池中最主要的部件之一，給活性物質(zhì)提供反應(yīng)的位點(diǎn)，直接影響電池性能。目前常用的電極材料為碳素類材料，如石墨氈（GF）。石墨氈不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，而且具有非常大的比表面，使電極有效反應(yīng)面積大幅增加。市場上銷售的石墨氈主要用作保溫材料，若直接用作電池電極，其親水性和電化學(xué)活性較差。雖然經(jīng)過后期改性如高溫氧化、電化學(xué)氧化、強(qiáng)酸氧化、表面修飾、摻雜改性等能在一定程度上提升石墨氈電極的電催化性能，但是整體電化學(xué)活性仍有待提高。
[0003]為此，我們提出一種全釩液流電池用石墨氈電極及其活化方法與應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)的目的在于提供一種全釩液流電池用石墨氈電極及其活化方法與應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中石墨氈電極電化學(xué)活性不足的問題。
[0005]本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，至少包括以下步驟：將含有鎢源或鉬源的溶液與咪唑類離子液體混合，得到混合液；將預(yù)處理石墨氈電極浸漬于混合液中，取出干燥，得到復(fù)合物前驅(qū)體；將所述復(fù)合物前驅(qū)體通入CO2氣體，升溫并保溫，再通入惰性氣體冷卻，得到活化的全釩液流電池用石墨氈電極。
[0006]作為優(yōu)選，所述鎢源選自二氯化鎢、四氯化鎢、五氯化鎢、六氯化鎢中的至少一種；所述鉬源選自二氯化鉬、三氯化鉬、五氯化鉬中的至少一種。
[0007]作為優(yōu)選，含有鎢源或鉬源的溶液中的溶劑為乙醇；所述溶液中鎢源或鉬源的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1
?
10%。
[0008]作為優(yōu)選，所述咪唑類離子液體占混合液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1
?
10%。
[0009]作為優(yōu)選，所述咪唑類離子液體中的咪唑類離子選自疏水性咪唑類離子鹽；所述疏水性咪唑類離子鹽選自1,3
?
二甲基咪唑六氟磷酸鹽、1
?
乙基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
十二烷基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
丁基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
芐基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
烯丙基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
乙烯基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
乙基
?3?
乙烯基六氟磷酸鹽、1
?
芐基
?3?
乙烯基六氟磷酸鹽、1
?
丁基
?
2,3
?
二甲基六氟磷酸鹽中的至少一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述預(yù)處理石墨氈電極的預(yù)處理方式為：
在不設(shè)置隔膜的電解槽中，陰極采用空氣擴(kuò)散電極，陽極采用石墨氈電極，電解液采用稀硫酸溶液，接通直流電恒流電解處理，得到電解后的石墨氈電極，并清洗、烘干，最終得到預(yù)處理石墨氈電極。
[0011]作為優(yōu)選，所述稀硫酸的濃度為0.5
?
4mol/L；作為優(yōu)選，所述稀硫酸的濃度為0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0012]所述直流電恒流的電流密度為10
?
120mA/cm2，電解的時間為10
?
150min。
[0013]作為優(yōu)選，所述直流電恒流的電流密度為10mA/cm2、20mA/cm2、40mA/cm2、60mA/cm2、80mA/cm2、100mA/cm2、120mA/cm2中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0014]作為優(yōu)選，電解的時間為10min、30min、60min、90min、120min、140min、150min中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0015]作為優(yōu)選，通入CO2氣體的流量為10
?
150ml/min；作為優(yōu)選，通入CO2氣體的流量為10ml/min、30ml/min、60ml/min、90ml/min、120ml/min、140ml/min、150ml/min中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0016]升溫的速率為5
?
15℃/min，升溫的溫度為700
?
1000℃；作為優(yōu)選，升溫的速率為5℃/min、10℃/min、15℃/min中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0017]作為優(yōu)選，升溫的溫度為700℃、800℃、900℃、1000℃中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0018]保溫的時間為1
?
6h。
[0019]作為優(yōu)選，保溫的時間為1h、2h、3h、4h、5h、6h中的任意值或兩值之間的范圍值。
[0020]本專利技術(shù)還提供一種全釩液流電池用石墨氈電極，上述任一項所述的活化方法活化得到。
[0021]本專利技術(shù)還提供一種全釩液流電池用石墨氈電極的應(yīng)用，上述任一項所述的活化方法活化得到的全釩液流電池用石墨氈電極或上述所述的全釩液流電池用石墨氈電極應(yīng)用于全釩液流電池。
[0022]本專利技術(shù)的有益效果至少包括：1、碳化鎢（WC）或碳化鉬（MoC）的前驅(qū)體WCl
x
或MoCl
y
，因其鎢（W）端或鉬（Mo）的電負(fù)性小于氯（Cl）端，當(dāng)加入咪唑類離子液體后，以1
?
丁基
?3?
甲基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIM][PF6]）為例，帶正電荷的[BMIM]+
吸引于Cl端，而石墨氈電極經(jīng)預(yù)處理后，由于含有大量帶負(fù)電的含氧官能團(tuán)，這些官能團(tuán)充當(dāng)錨固點(diǎn)的作用，在靜電力的作用下，被正電荷的[BMIM]+
包覆的WCl
x
或MoCl
y
分子被吸引過來，再通過碳化反應(yīng)，碳化鎢（WC）或碳化鉬（MoC）納米晶就在此錨點(diǎn)上形成，故離子液體的加入能很好地分散WCl
x
或MoCl
y
，為WC或MoC在石墨氈碳纖維上的分散創(chuàng)造了有利條件。
[0023]2、本申請采用CO2作為碳源氣體更安全也更有效，首先，CO2在高溫下與石墨氈電極的碳纖維反應(yīng)生成適量CO，該化學(xué)反應(yīng)一方面對石墨氈電極有刻蝕作用，在石墨氈電極的碳纖維上形刻蝕坑，增大了石墨氈電極的表面積，另一方面，原位生成的適量CO又能作為還原性氣體與吸附于碳纖維上的鎢源或鉬源反應(yīng)，將鎢源或鉬源原位還原為納米碳化鎢（WC）或碳化鉬（MoC），形本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，其特征在于，至少包括以下步驟：將含有鎢源或鉬源的溶液與咪唑類離子液體混合，得到混合液；將預(yù)處理石墨氈電極浸漬于混合液中，取出干燥，得到復(fù)合物前驅(qū)體；將所述復(fù)合物前驅(qū)體通入CO2氣體，升溫并保溫，再通入惰性氣體冷卻，得到活化的全釩液流電池用石墨氈電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，其特征在于，所述鎢源選自二氯化鎢、四氯化鎢、五氯化鎢、六氯化鎢中的至少一種；所述鉬源選自二氯化鉬、三氯化鉬、五氯化鉬中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，其特征在于，含有鎢源或鉬源的溶液中的溶劑為乙醇；所述溶液中鎢源或鉬源的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1
?
10%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體占混合液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1
?
10%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩液流電池用石墨氈電極的活化方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體中的咪唑類離子選自疏水性咪唑類離子鹽；所述疏水性咪唑類離子鹽選自1,3
?
二甲基咪唑六氟磷酸鹽、1
?
乙基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
十二烷基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
丁基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
芐基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
烯丙基
?3?
甲基六氟磷酸鹽、1
?
乙烯基
?3?
甲基...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉委明，王宇，熊仁海，陳廣新，
申請(專利權(quán))人：杭州德海艾科能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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