[发明专利]一种液流电池石墨毡电极烧结改性处理方法

说明书

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，尤其涉及氢气-氧化还原电对液流电池。

背景技术

氢气-氧化还原电对液流电池是一种新型的液流电池，与传统液流电池由溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的金属离子作为正负极电极反应活性物质不同，氢气-氧化还原电对液流电池负极是铂碳电极，铂碳电极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应。电池正负极之间以离子交换膜分隔成彼此相互独立的两室（正极侧与负极侧），电池工作时正极电解液由送液泵强制通过反应室循环流动，参与电化学反应。电极上所发生的反应如下：

正极:M_Oⁿ⁺+xe^-→M_R^m+

负极:H₂→2H⁺+2e^-

正极活性物质M为液态流体氧化还原电对如VO²⁺/VO₂⁺、Fe³⁺/Fe²⁺、Ce⁴⁺/Ce³⁺等的硫酸溶液。此新型液流电池除了具有传统液流电池自放电效率低、使用寿命长、便于维护、无交叉污染、可深度放等特点外，由于正负极均采用可逆电极，氢气-金属电对的储能电池可以在靠近热力学平衡电位下进行充放电，解决了传统液流电池电极不可逆带来的高过电位损失，可望解决目前储能技术存在的不足。

虽然氢气-氧化还原电对液流电池比传统液流电池有显著优势,但其正极反应与传统液流电池相同，依然与传统液流电池一样面临许多尚待解决的问题,比如,如何筛选具有良好选择透过性的隔膜,以及如何得到稳定性好、电阻率低、电化学活性好的电极等。其中,电极依然是决定整个氢气-氧化还原电对液流电池性能好坏的关键。

现有技术中，最好的液流电池正极电极是石墨毡。石墨毡需要通过适当的前处理来增加其对液流电池的氧化还原反应催化作用。常用的方法为：热处理、浓硫酸处理、化学氧化处理等。现有技术的不足是：

常规热处理法虽工艺简单,但操作弹性较小,能量消耗大,氧化反应不易控制。并且传统的碳化、活化方式中的加热模式是通过热传导加热，热量由表面传到内部。这种传热方式达到热平衡需要较长的时间，热损失大，耗能高；

浓硫酸处理是使用的处理剂是浓硫酸，十分危险,工业化生产难度大；电化学氧化处理方法处理的时间长，耗能耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能的液流电池正极电极石墨毡前处理方法，克服现有技术的不足。

本发明的基本思路是：利用微波加热来处理液流电池正极电极石墨毡，微波加热能量转变所需的时间近似即时，可达到快速加热的目的，避免了长时间加热所造成的热散失，是一种节能加热方式。

本发明的技术方案是：一种液流电池石墨毡电极烧结改性处理方法，包括热处理方法，其特征在于：所述热处理方法是将石墨毡电极表面清理干净后放在微波烧结炉内用微波加热处理。

本发明所述一种液流电池石墨毡电极烧结改性处理方法，其特征在于：所述将石墨毡电极表面清理干净后放在微波烧结炉内用微波加热处理，是将石墨毡电极中心置于微波烧结炉的微波中心加热处理。

本发明所述一种液流电池石墨毡电极烧结改性处理方法，其特征在于：所述将石墨毡电极中心置于微波烧结炉的微波中心，是将石墨毡电极置于微波烧结炉内的碳化硅坩埚中，碳化硅坩埚外用保温棉包裹，碳化硅坩埚置于微波烧结炉的微波中心加热处理。

本发明所述一种液流电池石墨毡电极烧结改性处理方法，其特征在于：所述微波加热处理的温度为300℃-500℃，加热处理时间为5-30min。

微波加热过程中，石墨毡纤维表面发生脱羧反应和脂肪链的氧化降解反应，使石墨毡纤维产生点蚀及水的分解析氧反应，产生“氧化剥离”效应使石墨毡纤维表面出现片状剥蚀，石墨毡纤维表面的片状剥蚀现象随加热时间延长而加剧。微波加热处理后，石墨毡表面的有益于电化学反应的官能团的含量有所增加，可提高石墨毡电极电化学活性。

本发明的有益效果是：本发明的石墨毡电极处理方法，可提高石墨毡电极电化学活性，能大大缩短处理时间，降低成本，是一种新型石墨毡电极提高电化学活性的表面改性方法。

附图说明

图1是常规热处理方法处理的石墨毡表面SEM扫描图

图2是微波热处理方法处理的石墨毡表面SEM扫描图