全钒液流电池高浓度下V（IV）/V（V）的电极过程研究

Abstract

采用循环伏安、低速线性扫描和阻抗技术,以石墨为电极,研究了V（Ⅳ）/V（Ⅴ）在较高浓度下的电极过程.结果表明,采用2.0 mol·L^-1的V（Ⅳ）溶液时,H2SO4浓度低于2 mol·L^-1,V（Ⅳ）/V（Ⅴ）反应极化大,可逆性差,表现为电化学和扩散混合控制;H2SO4浓度增至2 mol·L^-1以上,V（Ⅳ）/V（Ⅴ）反应的可逆性提高,转为扩散控制,且增加H2SO4浓度有利于阻抗的降低;但H2SO4浓度超过3 mol·L^-1,溶液的粘度和传质阻力大,阻抗反而增大.在3mol·L^-1的H2SO4中,随着V（Ⅳ）浓度的增加,体系的可逆性和动力学改善,阻抗减小;但V（Ⅳ）浓度超过2.0 mol·L^-1,较高的溶液粘度导致溶液的传质阻力迅速增加,V（IV）/V（V）的电化学性能衰减,阻抗增大.因此,综合考虑电极反应动力学和电池的能量密度两因素,V（Ⅳ）溶液的最佳浓度为1.5～2.0 mol·L^-1,H2SO4浓度为3 mol·L^-1