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钒液流电池（VRFB）是一种具有超长寿命的大规模储能技术,能够与太阳能、风能等可再生能源发电过程配套,可用作电网调峰以提高电网稳定性和安全性。当前VRFB常用的电极材料为多孔碳毡（CF,Carbon felt）,其存在的主要问题如下:导电性差、比表面积小、催化性能差。因此,开发低成本、高性能的电极材料对VRFB的商业化有重要的推动作用。本课题在商业化碳毡的基础上,采用表面改性的方法,制备了石墨烯复合碳毡（G/CF,Graphene modified carbon felt）、普鲁士蓝复合碳毡（PB/CF,Prussian blue modified carbon felt）,研究了基于复合碳毡电极的单电池性能,通过对比探讨了两种改性方法的优缺点,为液流电池用低成本、高性能电极材料的开发奠定了理论和实验基础。结果表明,通过石墨烯表面改性可提高原始碳毡比表面积和电导率,进而提高其催化性能。在80 mA cm-2的电流密度下,基于G/CF的电池经500次循环后的能量效率保持在80%以上,而基于原始CF电极的电池能量效率在100次循环后即降至80%以下。在50360 mA cm-2范围内,G/CF电极比CF电极表现出更好的单电池倍率性能,并将功率密度提高了13.19%。然而,该方法存在表面形貌不可控、成本高等主要问题。采用电化学沉积法,进一步制备了普鲁士蓝改性碳毡电极。结果表明,该复合电极同样提高原始碳毡比表面积和电导率,并大幅度提高其催化性能。当沉积电位为0.1 V（vs.Hg/Hg2SO4）,沉积时间为300 s时,PB/CF对正极反应的催化性能最佳,且其表面形貌可控,比G/CF的形貌分布更加均匀。在120 mA cm-2的电流密度下,经过1000次循环后,装有PB/CF电极的电池比CF电极的电池稳定性高,能量效率提高了4.83%,电池功率密度提高了19.13%。在360 mA cm-2的电流密度下,能量效率和电压效率分别提高了4.57%和6.09%,与恒电流间歇滴定技术（Constant current intermittent titration technique,GITT）测试结果一致。通过傅里叶红外光谱法等表针手段证明了普鲁士蓝和柏林绿以“氧化还原靶向反应”催化钒电池正极反应。研究表明,电化学原位沉积的PB/CF电极比浸渍沉积的G/CF电极在结合力、电池性能、原料成本等方面均表现出明显的优势。原位制备的PB/CF为低成本、高稳定性VRFB电极材料的合成提供了依据。其优良的性能有望推动钒电池的商业化。