多硫化鈉-溴液流儲能電池的研究.pdf

1、本論文工作系國家“863”能源技術(shù)領(lǐng)域支持課題的主要研究內(nèi)容(課題編號2005AA516020)。目前面向大規(guī)模儲能領(lǐng)域的多硫化鈉/溴液流儲能電池(PSB)使用的碳氈電極制備成本較高，而活性碳電極的應用性能較差，能量效率低于60﹪；制備多硫化鈉的高溫合成法以及硫化氫合成法，工藝復雜，成本高，不適合PSB大規(guī)模應用需求；商業(yè)化陽離子交換膜選擇性不高，長期運行可造成陰、陽極離子互混構(gòu)成交叉污染。 本文采用浸漬還原和化學鍍法成功地在碳

2、氈基體上直接制備催化劑?；瘜W鍍法制備的催化劑分布較浸漬還原法均勻，10mgcm-2擔量即可形成連續(xù)的催化層；采用鈷催化碳氈作為PSB負極，40mAcm-2循環(huán)能量效率大于80﹪，500h內(nèi)性能衰減小于2﹪?；钚蕴茧姌O加入了導電劑和造孔劑，初始能量效率提高至67～70﹪，但其傳質(zhì)性能仍不能滿足實際應用需要，循環(huán)運行過程中電極內(nèi)部發(fā)生硫累積造成效率較快衰減，其孔結(jié)構(gòu)還需進一步改進。 本文成功地在水相低溫下配制陽極電解液并應用于PSB

3、。采用溶液平衡模型預測了溶液組成與穩(wěn)定性，提高初始[OH-]有利于保持陽極溶液pH恒定以及電池充電電壓正常變化，而實驗常使用的1.3MNa2S4+1.0MNaOH陽極電解液具有足夠的自分解穩(wěn)定性。定性分析了PSB循環(huán)性能衰減機理與物流平衡，膜中硫沉積造成Na+傳導率降低是電池效率下降的主要原因，而離子互混非常復雜，難以量化運行過程的電解質(zhì)失衡、水失衡以及pH失衡。 首次提出包括流體分配、離子滲透損失的漏電電流模型，并結(jié)合傳質(zhì)以及