[发明专利]一种液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法

权利要求书

1.一种液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，采用对称结构电池，通过电池极化曲线测试从电池的总极化中减去总欧姆极化和总浓差极化获得正负极的总活化极化，利用对称结构电池中正负极采用同一个氧化还原对且反应物浓度相等的特点，正负极的活化极化相等，从而获得多孔电极上一个电化学反应的活化极化，再结合Tafel理论中活化极化与电流密度之间的关系式计算多孔电极上的电极动力学参数；

对称结构电池的正负极采用相同的电解液，即电池正负极的氧化还原对相同，氧化物与还原物摩尔浓度比为1:1，且正负极电解液流经同一个储液罐，正负极反应物的浓度保持不变且相等。

2.按照权利要求1所述的液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，液流电池中的多孔电极为碳毡、碳纸和泡沫镍的多孔介质材料之一。

3.按照权利要求1所述的液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，电池总欧姆极化采用电流与电池内阻之积获得，其中电池内阻采用测量电池内各组件阻值以及接触内阻之和获得。

4.按照权利要求1所述的液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，电池总浓差极化由如下公式计算获得：

η_conc为电池总浓差极化，单位，V；T为电解液温度，单位，K；i为电流密度，单位，A/m²；c_r为反应物浓度，单位，mol/m³；R为理想气体常数，单位，J/(mol·K)；F为法拉第常数，单位，C/mol；k_m为电解液内的传质系数，单位，m/s；abs为取绝对值运算符。

5.按照权利要求4所述的液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，电解液内的传质系数与电解液流速有关，在不同流速下测量电池的极限电流，再结合极限电流与传质系数的如下关系：

i_limit＝A·n·F·k_m·c_r

最后获得传质系数与电解液流速的拟合关系式，i_limit为极限电流，单位，A；A为电极几何活性面积，单位，m²；n为参与电极反应的电子的化学计量数，F为法拉第常数，单位，C/mol；k_m为电解液内的传质系数，单位，m/s；c_r为反应物浓度，单位，mol/m³。

6.按照权利要求1所述的液流电池多孔电极反应动力学参数测试方法，其特征在于，由电化学反应的活化极化曲线以及Tafel理论中活化极化与电流密度之间的关系表达式：

负极，

正极，

i₀＝Fkc

计算得到多孔电极上电极动力学参数反应速率常数k，单位，m/s；交换电流密度i₀，单位，A/m²；以及阴极和阳极电荷传递系数α^c和α^a，η为活化极化，单位，V；R为理想气体常数，单位，J/(mol·K)；T为电解液温度，单位，K；F为法拉第常数，单位，C/mol；c为电解液中反应物或生成物浓度，单位，mol/m³。