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一种多硫化物基液流电池用氧化还原电极及其制备方法和多硫化物基液流电池技术

技术编号:41073832 阅读:22 留言:0更新日期:2024-04-24 11:30
本发明专利技术公开了一种多硫化物基液流电池用氧化还原电极,包括碳素类电极和负载在碳素类电极上的金属‑氮‑碳催化剂,所述金属‑氮‑碳催化剂中的金属为锌、铁、钴、镍、锰、铜中的一种或多种。本发明专利技术还公开了两种制备方法:将金属‑氮‑碳催化剂通过物理负载在碳素类电极上,或者通过化学合成法在碳素类电极上原位生长金属‑氮‑碳催化剂。本发明专利技术还公开了采用该多硫化物液流电池用氧化还原电极为负极的多硫化物基液流电池。本发明专利技术的多硫化物基液流电池用氧化还原电极以金属‑氮‑碳材料作为催化剂,催化剂的金属‑氮‑碳位点具有良好的多硫化物氧化还原催化活性,催化剂负载在碳素电极上,能为电极提供较多的反应位点,制备的电极催化活性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氧化还原液流电池领域,尤其涉及一种多硫化物基液流电池用氧化还原电极及其制备方法和多硫化物基液流电池


技术介绍

1、化石能源的过度使用造成了严重的环境问题,大力发展风能、太阳能等清洁能源成为人类社会发展的必然选择。然而风能和太阳能等可再生能源发电具有间歇性、不连续的特点,直接并入电网会给电网的稳定运行造成巨大压力,需要开发高效、低成本的储能设备。

2、液流电池作为一种非常具有前景的大型储能设备,具有循环寿命长、安全性高、能量和功率解耦的特点。目前,全钒液流电池是商业化应用最好的液流电池,然而钒矿的资源有限、钒电解液的高成本和强腐蚀性限制了其进一步的发展。

3、硫/铁、多硫化钠/溴、多硫化钠/碘等液流电池采用低成本的多硫化物作为负极电解液,利用多硫化物中硫的价态变化实现电能与化学能之间的转化。相比全钒液流电池,多硫化物电解液的成本非常低。但多硫化物氧化还原涉及到多电子转换,氧化还原动力学缓慢,导致多硫化物基液流电池的效率低,限制了多硫化物基液流电池的商业化应用。

4、电极作为液流电池中活性物质的氧化还原反应场本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,包括碳素类电极和负载在所述碳素类电极上的金属-氮-碳催化剂,所述金属-氮-碳催化剂中的金属为锌、铁、钴、镍、锰、铜中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述金属-氮-碳催化剂在电极基体上的负载量为0.4~12mg/cm2。

3.如权利要求1所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述碳素类电极选自碳毡、石墨毡、碳纸、石墨纸、碳布、石墨布中的任一种。

4.如权利要求1~3所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述金属-氮-碳催化...

【技术特征摘要】

1.一种多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,包括碳素类电极和负载在所述碳素类电极上的金属-氮-碳催化剂,所述金属-氮-碳催化剂中的金属为锌、铁、钴、镍、锰、铜中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述金属-氮-碳催化剂在电极基体上的负载量为0.4~12mg/cm2。

3.如权利要求1所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述碳素类电极选自碳毡、石墨毡、碳纸、石墨纸、碳布、石墨布中的任一种。

4.如权利要求1~3所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极,其特征在于,所述金属-氮-碳催化剂通过物理负载在所述碳素类电极上,或者通过化学合成法在碳素类电极上原位生长得到。

5.一种如权利要求1~4中任一项所述的多硫化物基液流电池用氧化还原电极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,制备金属-氮-碳催化剂前驱体材料的具体过程为:将金属盐溶解在甲酰胺中,搅拌0.5~2h,然后在120℃~200℃温度下反应8~24h,反应结束后,对反应产物过滤、干燥,得到金属-氮-碳催化剂前驱体材料。

7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述金属盐为锌盐、铁盐、钴盐、镍盐、锰盐、铜盐中的一种或多种;所述金属盐溶解在甲酰胺中的摩尔浓度为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘素琴沈国燕马凌谢伟王蕾康志伟
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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