[发明专利]全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先，将氯化铌溶解在乙醇中并搅拌2h，随后，加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯溶液并再搅拌2小时，得到前体溶液；

S2、利用水平超声喷雾热解沉积工艺将前体溶液沉积在粗电极表面；

所述粗电极是将多孔碳纤维纸热处理后，再浸渍在装用培养有真菌的液体培养基一段时间，取出后经退火工艺制得。

2.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，所述真菌为黑曲霉。

3.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，所述粗电极的制备方法，具体包括以下步骤：

A1、多孔碳纤维纸的热处理：

使用乙醇和去离子水对多孔碳纤维纸进行超声清洗，随后，将多孔碳纤维纸用去离子水洗涤10分钟，清洁后，将多孔碳纤维纸在80℃下干燥，将干燥的多孔碳纤维纸在空气气氛箱式炉中在420℃下热处理10小时，得到热处理多孔碳纤维纸；

A2、液体培养基的准备：

取适量麦麸和水置于搪瓷杯中混合，放入电磁炉中加热，不断搅拌15min至沸腾，最后，过滤除去固体，得到液体培养基；

A3、多孔碳纤维纸负载皱纹状碳的制备：

将热处理多孔碳纤维纸浸入液体培养基中超声分散15min，取出后，放入90℃烘箱干燥12h，接种OD600＝0.5的黑曲霉种子液，并在30℃的培养箱中培养72小时，得到前体材料，之后，前体材料在干燥箱中干燥12小时，并在氩气气氛下在800℃下退火1小时，用去离子水洗涤五次，并在烘箱中干燥至恒重，得到粗电极。

4.根据权利要求3所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，步骤A1中，所述乙醇和去离子水的体积比为1：3。

5.根据权利要求3所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，所述多孔碳纤维纸的厚度为0.4mm。

6.根据权利要求3所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，麦麸和水的用量比为50g：500mL。

7.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，多孔碳纤维纸包括以下步骤制得：

将聚丙烯腈基短切碳纤维在丙酮溶液中经脱胶处理后，放入溶有0.1％聚氧化乙烯分散剂的水溶液中进行打浆，形成聚丙烯腈基碳纤维浆料，然后经湿法成型设备抄造成单位面积重量为40g/m²的碳纸前驱体；之后，将其浸入酚醛树脂浓度为1％的乙醇溶液中，浸渍30min，然后经干燥处理后再在200℃下热压成型制得碳纸原纸，压力为6MPa；将碳纸原纸放入电炉中，在N₂气氛下以10℃/min的升温速率升温至1600℃，恒温1h；然后降温至1300℃，通入CO₂和N₂的混合气，CO₂和N₂的流量分别为40mL/min和200mL/min，恒温反应30min；再冷却至室温制得多孔碳纤维纸。

8.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的制备，其特征在于，水平超声喷雾热解沉积工艺具体为：将粗电极放置在清洁的玻璃支架上，并在420℃的加热室中将超声雾化前体溶液热沉积在粗电极基板上，以空气为载气，流速为15L/min，支架转速固定为5rpm，将铌掺杂TiO₂颗粒沉积在粗电极基底上60分钟。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料。

10.根据权利要求9所述的一种全钒液流电池用多孔碳纤维纸电极材料的应用，其特征在于，所述多孔碳纤维纸电极材料可用于全钒液流电池中。