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1、浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯（2013屆）題目：全釩氧化液流電池用集流浸漬石墨板的制備學(xué)生姓名盧成概學(xué)號(hào)200801020605指導(dǎo)教師王建黎專業(yè)班級(jí)化學(xué)工程與工藝2009（5）班所在學(xué)院 化學(xué)工程與材料學(xué)院 提交日期2012年2月15浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）石墨氈電極的電化學(xué)活化在氧化還原耦中的應(yīng)用摘要在這篇文章中,對(duì)全釩氧化液流電池(VRB)中石墨氈電極的電化學(xué)活化進(jìn)行了研究。石墨氈(GF)電極在硫酸溶液中經(jīng)過一系列電化學(xué)氧化后被完全氧化。討論了石墨氈的電化學(xué)性能,同時(shí)石墨氈的伴隨電化學(xué)氧化改變的表面性能定律也被提出。利用掃描電子顯微
2、鏡(SEM)、x射線光電子能譜(XPS)、接觸角測(cè)量、循環(huán)伏安法(CV)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)表征被氧化的石墨氈的結(jié)構(gòu)、成分、表面張力和電化學(xué)性能。在氧化還原反應(yīng)中，被氧化的石墨氈在560-840下發(fā)揮了最佳的活性，在他表面達(dá)到了最高的C-OH和COOH含量(ca.34%)。被氧化的石墨氈上的氧化還原反應(yīng)機(jī)制也被加入討論組。全釩氧化液流電池分別用原始石墨氈和被氧化的石墨氈作為電極在不同的充放電電流密度下測(cè)試。用被氧化石墨氈電極做電池的庫(kù)侖效率(CE),電壓效率(VE)和能源效率(EE)遠(yuǎn)高于用原始石墨氈的,表明用電氧化法激活石墨氈電極是一種有前景的技術(shù)。?2012愛思唯爾有限公司版權(quán)所有
3、1.簡(jiǎn)介與其他能源存儲(chǔ)技術(shù)相比,全釩氧化液流電池(VRB)在大規(guī)模應(yīng)用和長(zhǎng)周期壽命方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[1-4]。近年來,它的研究和開發(fā)已經(jīng)引起了相當(dāng)大的關(guān)注。然而,電解質(zhì)的穩(wěn)定性,膜的選擇性和電極活性仍然限制了全釩氧化液流電池性能的改進(jìn)。在很大程度上,這些因素阻礙了全釩氧化液流電池的商業(yè)化發(fā)展。最近,在全釩氧化液流電池的電解質(zhì)[5,6]和膜[7]方面取得了顯著的進(jìn)展。全釩氧化液流電池的電極材料的研究主要集中在碳基材料,包括碳紙[11]、碳纖維[12]、碳納米管[13-15浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）15]、石墨烯[14、16、17]等等。石墨氈已經(jīng)被廣泛用作全釩氧化液流電池的電極
4、材料，這都?xì)w功于他的良好的穩(wěn)定性和高比表面積,但弱電化學(xué)活性仍然是一個(gè)缺陷，這限制了全釩氧化液流電池的電壓效率和功率密度。因此這對(duì)于發(fā)展電極提高電化學(xué)性能的改性方法是非常重要的。石墨氈電極的各種改性方法已經(jīng)在研究,其中包括金屬電鍍[18、19],熱激活[20]和酸處理[12、21、22]。電化學(xué)氧化技術(shù)對(duì)于碳基材料的表面處理是一種有效的方法。這是因?yàn)樗梢蕴峁┰S多類型的表面含氧官能團(tuán)和增加表面粗糙度;與此同時(shí),這技術(shù)的控制也相對(duì)簡(jiǎn)單,可以在溫和條件下進(jìn)行[23]。然而,全釩氧化液流電池的石墨氈電極的電化學(xué)氧化已經(jīng)很少報(bào)道。李等人只報(bào)道了,相對(duì)于未處理的石墨氈電極全釩氧化液流電池的活性已經(jīng)得
5、到改良。在目前的文章中，氧化還原反應(yīng)中的經(jīng)過電化學(xué)氧化的石墨氈（被氧化的石墨氈）的激活正被詳細(xì)研究。被氧化的石墨氈的表面形態(tài)、潤(rùn)濕性、表面含氧官能團(tuán)和電化學(xué)性質(zhì)在電化學(xué)氧化程度上呈現(xiàn)正常變化。這些結(jié)果有助于理解石墨氈的電化學(xué)氧化機(jī)理,這研究也為確定全釩氧化液流電池電極活化的最佳工藝參數(shù)提供了有用的理論指導(dǎo)。2．實(shí)驗(yàn)2.1材料5毫米厚的聚丙烯腈基石墨氈樣本由上海七杰有限有限公司提供。(>99%)4從沈陽的海中天精細(xì)化工廠購(gòu)買，濃硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%)來自廣州東香港化工廠。2.2樣品制備聚丙烯腈基石墨氈在電化學(xué)氧化前先切成1.5厘米×1.5厘米大小,然后所有的樣品都用蒸餾水徹底清洗然后在70?
6、C下48h烘干。石墨氈板作為陽極,石墨板作為陰極。電化學(xué)氧化在1M硫酸溶液中發(fā)生。石墨氈電極(1.5厘米×1.5厘米)用作陽極是由在兩個(gè)聚氯乙烯板片之間壓一塊石墨氈做成,其中一個(gè)聚氯乙烯板片有1.0厘米×1.0厘米的孔,石墨氈通過孔與電解液想通。另一邊的石墨氈與石墨片電流收集器連接。石墨氈樣品在100mAcm?2的電流密度下對(duì)不同的氧化時(shí)段進(jìn)行電氧化。發(fā)生氧化的石墨氈被拿出來用蒸餾水清洗干凈,然后在70?C下48h烘干。2.3特性15浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）對(duì)于電化學(xué)表征,一個(gè)用發(fā)生氧化的石墨氈的三電極電池被作為工作電極,飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極,石墨板作為極板。循
7、環(huán)伏安法(CV)表征在0.015M+3M硫酸中在0.4V和1.4V之間(vs.SCE)以1的掃描速率進(jìn)行。電化學(xué)阻抗譜(EIS)測(cè)量是在開路電位下(OCP)，在有5mV的激勵(lì)信號(hào)的1.5M+3M硫酸中，同時(shí)在100kHz到10mHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行。這個(gè)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)由PARSTAT2273電化學(xué)工作站完成(普林斯頓大學(xué)應(yīng)用研究)。表面形貌的特點(diǎn)是通過在日立s-4800儀器上使用掃描電子顯微鏡(SEM)得到的。樣品用PHI5
