【摘 要】
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可再生能源发电具有间歇性、波动性的特征,迫切需求大规模储能技术来提高其利用率。铁铬液流电池因其低成本、高安全性和稳定性,展示出良好的大规模储能潜力。但三价铬离子Cr（H2O）5Cl2+久置会转变为没有电化学活性的Cr（H2O）63+,且Cr3+/Cr2+活性较低,限制了该电池的商业化进程。本论文调控了Cr3+与Cr2+离子在水溶液中的状态,研究了其氧化还原活性、稳定性及在液流电池中的应用性能。具体
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可再生能源发电具有间歇性、波动性的特征,迫切需求大规模储能技术来提高其利用率。铁铬液流电池因其低成本、高安全性和稳定性,展示出良好的大规模储能潜力。但三价铬离子Cr（H2O）5Cl2+久置会转变为没有电化学活性的Cr（H2O）63+,且Cr3+/Cr2+活性较低,限制了该电池的商业化进程。本论文调控了Cr3+与Cr2+离子在水溶液中的状态,研究了其氧化还原活性、稳定性及在液流电池中的应用性能。具体的研究内容及成果如下:1.制备了全新的Cr（DTPA）3+负极电解液,并研究了其物理性能,电化学活性及稳定性。该溶液粘度随Cr（DTPA）3+浓度增大而增大,而电导率呈现先增长快随后趋于平缓。Cr（DTPA）3+穿透Nafion-115膜的渗透率仅为Cr3+的1/110。循环伏安、交流阻抗、V-t测试结果表明:i)Cr（DTPA）3+/Cr（DTPA）2+平衡电位为-1.15 V（vs.RHE）,比Cr3+/Cr2+（-0.41 V）低0.74 V;ii)Cr（DTPA）3+还原过电位为0.38 V@40 m A/cm~2,比Cr3+还原过电位（0.59 V）低0.21 V。同时,组装的Cr（DTPA）3+/Cr（DTPA）2+对称液流电池,在45个循环内容量保持率高达100%,充放电压稳定在0.25 V和0.18 V。上述结果证明Cr（DTPA）3+/Cr（DTPA）2+具有更低的平衡电位、更高的反应活性与良好的稳定性,可以用作液流电池负极电对。2.为了进一步评价Cr（DTPA）3+/Cr（DTPA）2+电对的应用性能,以其为负极电解液,正极电解液分别采用Fe（CN）3-/Fe（CN）4-或Fe（DTPA）3+/Fe（DTPA）2+组成两种铁铬液流电池（AICFB和BICFB）。在40 m A/cm~2充放电电流下,AICFB的库仑效率为99.1%,能量效率为83.0%,200个小时内容量衰减仅为1.4%。BICFB在30 m A/cm~2的电流密度下,稳定运行100个循环,库仑效率、电压效率、能量效率分别达到98.7%、80.6%和79.5%。表明Cr（DTPA）3+作为铁铬液流电池的负极电解液具有优异的电化学活性、稳定性及应用价值。
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