锑离子添加剂对低共熔溶剂（DES）电解液液流电池的性能改善研究

• 作者: 纪燕男 孙培茁 马强 张玮琦 苏华能 徐谦
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 低共熔溶剂（DES） 氧化还原液流电池（RFB） 锑离子 电池性能
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 3368-3379
• 页数: 11页
• 分类号: TK02
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201483

摘要

非水系氧化还原液流电池(NARFB)的广泛应用受制于其较低的性能。在电解液中加入一些金属离子添加剂是一种可能的解决方案。实验研究了Sb3+离子对低共熔溶剂(DES)电解液液流电池电化学性能的影响。结果表明，添加Sb3+离子可以强化V(Ⅲ)/V(Ⅱ)氧化还原离子对的电化学反应动力学(最高可达22.6％)过程，钒离子在DES中的扩散系数提高了63.3％，并且电荷转移电阻降低了11.9％。场发射扫描电子显微镜表明，Sb3+离子电沉积在石墨毡的表面，对电化学反应起催化作用，从而改善了电化学性能。考虑增强的动力学和降低的活性比表面积之间的平衡，确定了Sb3+的最佳浓度为15mmol·L-1。此外，当使用含有Sb3+的负极电解液液流电池时，液流电池的功率密度提高了31.2%，从含原始电解质的3.08mW·cm-2到含15mmol·L-1Sb3+离子的4.04mW·cm-2。这些结果为改善NARFB的电池性能提供了一个便捷而有前景的方法。