[发明专利]一种提高液流电池正极石墨毡电化学活性的方法

说明书

技术领域

本发明属于液流电池领域，尤其涉及液流电池正极石墨毡的活化处理技术。

背景技术

氢-金属电对储能电池是一种新型液流电池。氢-金属电对储能电池的负极氢的平衡电极电位是0V，其正极和传统液流电池一样。负极反应中，氢气的氧化还原反应是可逆的，且反应动力快；正极反应中，金属活性物质氧化还原反应的动力慢，并且更复杂，因此，氢-金属电对储能电池的电化学动力的快慢受正极限制。

现有技术氢-金属电对储能电池复合电极是用导电板和石墨毡制成的。复合电极板中，石墨毡是电池的主要电化学反应场所，石墨毡的性能直接影响到储能电池的电化学性能。现有技术的石墨毡需进行一定的前期预处理，才用于制作电极。常用的预处理方法包括热处理、酸处理、电化学氧化等。但是这些方法对石墨毡电化学催化性能的提高不足。为进一步提升电池性能，现有技术中提出对石墨毡进行表面修饰的方法。一般的修饰方法是在石墨毡表面沉积贵金属催化剂，如Pd、In、Ir、Pt、Mn、Au等。用Pd²⁺、In³⁺、Ir³⁺、Pt⁴⁺、Mn²⁺改善石墨毡的电化学性能。不足是：贵金属催化剂价格昂贵，机械稳定性差，有的电极反应不稳定,会有氢气析出等。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高石墨毡电极电化学性能的新方法，克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种提高液流电池正极石墨毡电化学活性的方法，包括对石墨毡表面修饰，其特征在于所述对石墨毡表面修饰是用水热合成法合成生长WO₃修饰石墨毡电极。

本发明所述一种提高液流电池正极石墨毡电极电化学性能的方法，其特征在于所述用水热合成法合成生长WO₃修饰石墨毡电极的方法包括以下步骤：

1）石墨毡前处理，包括将石墨毡置于加热炉中，关闭炉门，在空气气氛中400摄氏度加热活化30小时，

2）修饰液配制，以每10mL去离子水溶解3.3g二水合钨酸钠粉末的比例将Na₂WO₄·2H₂O溶解在去离子水中，边搅拌边逐滴加入2mol/LHCl，将溶液pH值调节至2.0，然后往混合溶液中逐滴加入0.1mol/L草酸，将溶液pH值调节至2.4，此溶液为前驱溶液；将前驱溶液置于高压釜中，以10mL前驱溶液加入0.15g氯化钠的比例向高压釜中的前驱溶液加入氯化钠，制得修饰溶液，

3）将经步骤1热处理后的石墨毡置于步骤2的装有修饰溶液的高压釜的修饰溶液中，盖紧高压釜盖子，将高压釜置于加热炉中加热至180摄氏度保温4小时后，将高压釜自然冷却至室温，取出石墨毡并用去离子水洗涤，然后在干燥箱内80摄氏度烘干至恒重，制得经WO₃修饰石墨毡。

本发明的有益效果是：石墨毡在高压釜的修饰溶液中加热，修饰溶液在石墨毡上进行水热反应，在石墨毡纤维表面均匀地沉积了针尖状三氧化钨，有效提高了石墨毡作为液流电池电极的电化学活性，大大降低了催化剂的应用成本，是一种新型石墨毡电极提高电化学活性的表面修饰方法。

附图说明

图1是经WO₃修饰石墨毡1000倍下SEM扫描电镜图，

图2是经WO₃修饰石墨毡5000倍下SEM扫描电镜图，

图3是循环伏安曲线图，

图4是交流阻抗曲线图，

图5是单电池在70mA/cm²下充放电曲线图，

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

将石墨毡置于马弗炉中，关闭炉门，在空气气氛中400摄氏度加热活化30小时，增强石墨毡的润湿性。