全钒氧化复原液流电池导电塑料电极耐腐蚀性的研讨
摘要：本文通过调查导电塑料电极在全钒氧化复原液流电池中质量与电阻的改变，研讨了导电塑料电极在全钒氧化复原液流电池的腐蚀特色与原因。
1. 导言：全钒氧化复原液流电池是一种新式绿色环保电池，与其他二次电池比较，具有以下这些长处（1）
（1） 电池的容量能够通过添加更多电解液来进步，一起能够通过进步电解液的浓度来进步电解液的能量密度（常用的2M的电解液的电池能量密度Y约为25W/KG）。
（2） 电池的本钱跟着电池的功率增大而减小，这就更适合树立大功率的电池储藏站。
（3） 能够通过树立地下的储藏站来减小占地面积，削减本钱，一起可维护费用也很低。
（4） 电池能够实现正真含义的瞬间充放电和深度充放电，电池的自放电也小。
其将在电网调峰，太阳能和风能的二次储藏动力，应急电源等方面有广泛的使用远景（2）。
Zhong S（3） 首要研讨了导电PE做钒电池液流电极的充放电功能，我国的孟凡明（4）加工制备出的石墨板电池充放电功率达到了80%（电流为100A/CM2）。本文通过环氧树脂基体导电塑料在全钒氧化复原液流电池的质量与电阻的改变研讨了导电塑料电极的腐蚀特色与机理。
2.试验
2.1电极资料的制备
1）恒温箱下降EP粘度
取定量的EP，参加5%的稀释剂，将恒温箱调理到60℃，将配好的EP放置恒温箱中约30-40分钟，使EP的粘度降下来。
2）装备石墨悬浮溶液
依照不同的份额装备石墨，碳黑的悬浮溶液。取定量的石墨，参加体积比约为2倍的丙酮溶液，放入超声波清洗器中约30-35分钟。
3）溶液混合
将装备好的EP和石墨的悬浮液，再参加定量的固化剂，消泡剂，内脱膜剂，溶液混合。先将EP和固化剂溶液混合，再将其参加到石墨的悬浮溶液中，一起参加消泡剂，内脱膜剂，随后将之放入拌和器中拌和约半个小时。
4）溶剂蒸发
将以上溶液放置在通风橱中的水浴锅中，蒸发掉丙酮溶剂。水浴锅中的温度为60℃，时刻为60-80分钟。
5）模压制备电极资料
模具巨细：90mm×60mm×3mm。将模具上下垫一层锡纸，置于两钢板中。烘干的试样粉末放于模具，置于平板硫化机中压片。温度：90℃，压力：10～1MPa。虚搭5min，压片50min。取出，冷却后即得复合电极。
2.2.电极资料的耐腐蚀性试验
将导电性好的电极资料放置在2M的硫酸氧钒电解液（硫酸浓度为2M），每过一段时刻测验电极的电阻的改变和质量的改变，并记载。
3.成果与评论
3.1电极资料的耐腐蚀试验成果（略）
3.2电极资料耐腐蚀性剖析与评论
电极资料在电解液溶液中的腐蚀机理是十分杂乱的。首要电极资料的是由环氧树脂和石墨组成的，而电解液溶液里边具有氧化性的高价钒离子和硫酸，还有很多的水分子，氢离子等。而关于环氧树脂，挑选不同的固化剂，其成果是天壤之别的，而碳黑和石墨腐蚀机理也是不尽相同的。
而关于环氧树脂固化物来说，但在必定酸性和水的长时间效果，也是有必定的腐蚀的。高分子的腐蚀一般首要有溶剂的溶胀，小分子的损坏，化学腐蚀，力学腐蚀等。在本试验的条件下，高分子首要遭到水分子的溶解，硫酸的氧化，以及高价钒离子的氧化，还有氢离子的效果等。氧化的首要是环氧树脂的环氧端基，损坏环氧树脂的大分子结构，假如这种效果长时间效果，将逐步让环氧树脂固化物呈现裂纹。不同的高分子其耐水性是不一样的，水分子，氢离子等这些小的分子，离子与高分子长时间触摸，将渐渐渗透到高分子的结构缺点中。
从试验的数据能够看出，与石墨腐蚀所不同的，是导电高分子的质量是添加，添加的速度是一开始的数小时添加很快，到后来起质量根本保持不变，或者说有很微量的添加。而电极资料的电阻也是首要添加很快，随后还呈现个缓慢的减小，之后有缓慢添加。
这一点完全能够解说的。质量首要呈现一个大的增值，是由于一开始的时分环氧树脂的结构缺点仍是比较多的，容易受攻击，这个时分将有较多量的水分子和氢离子等小分子，离子进入到导电高分子结构中去，这首要影响了导电高分子导电粒子之间的间隔，并且这个时分水分子，氢离子的散布是不均匀的，所以导电资料的电阻会有一个大的增幅。随后，质量的增量削减，这是由于在这个时分导电高分子的结构缺点现已削减了，容易受攻击的当地削减了，并且这个时分水分子进入到导电高分子基体这个进程现已达到了动态平衡，所以质量的改变只要细小的增量。这个时分为什么电阻反而会下降呢？由于这个时分的水分子，氢离子等小分子散布在导电高分子中根本是均匀的，而这些小分子是极性的，比EP的导电性好，所以导电高分子的电阻会下降。
假如将电极资料长时间放置在电解液中，电解资料的电阻和质量会根本保持不变。放置2周后只要电阻和质量的添加，未呈现损坏，裂纹等现象。
4.定论：
（1）导电塑料电极在全钒氧化液流电池中的首要腐蚀方式为刻蚀，开裂等；
（2）导电塑料电极的在全钒氧化液流电池中的电阻的改变总的趋势是添加，但不是逐步添加的，先通过一个大的添加后略微削减，后又逐步添加。
（3）电极的腐蚀机理较为杂乱，但首要为酸性损坏，强氧化性损坏，以及小分子的熔胀。
参考文献：
（1） 顾 军，李光强，隋智通．钒氧化复原液流电池研讨进 展 Ⅱ电池资料的开展[J]．电源技能，2000，24(3)：181- 184。
（2）Skyllas-Kazacos M，Rycheik M，Robins R All—valdium redox battery[P]．US：4786567，1988—11—22．
（3） Zhong S，Kazae~s M ，Burford R P，et a1．FabricaTIon and acTIvaTIon studies of conducTIng plastic composite electrodes for redox cells[J]．Power sources，1991，36：29～43
（4）崔艳华，孟凡明等 千瓦级钒电池用复合石墨板的研发 工程物理研讨院科技年报 2003， 1：347。
