本發(fā)明屬于電極材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于鋅溴液流電池的修飾電極及其制備的方法。

背景技術(shù)：

資源和環(huán)境將是最終制約人類社會(huì)發(fā)展的決定因素。為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，充分開(kāi)發(fā)和利用可再生能源已成為當(dāng)今社會(huì)十分迫切的要求。而開(kāi)發(fā)大規(guī)模儲(chǔ)能裝置與技術(shù)對(duì)利用新能源具有重要意義。在眾多儲(chǔ)能裝置與技術(shù)中，氧化還原液流電池因其具有成本低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、設(shè)計(jì)靈活、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是最具潛力的大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能裝置之一。氧化還原液流電池主要包含以下幾種類型：鐵/鉻液流電池、多硫化鈉/溴液流電池、全釩液流電池、鋅/溴液流電池等。在其中，鋅溴液流電池相較其它類型液流電池具有較高的能量密度、便于容量設(shè)計(jì)、生命周期長(zhǎng)及低成本等優(yōu)勢(shì)。在大規(guī)模儲(chǔ)能運(yùn)用當(dāng)中,特別是100KW規(guī)模以上的運(yùn)用，鋅溴液流電池更加經(jīng)濟(jì)可行。因而在美國(guó)，大量基于鋅溴液流電池的大規(guī)模儲(chǔ)能示范項(xiàng)目得以實(shí)施。

在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用中，雖然鋅溴液流電池相較其它類型液流電池更具發(fā)展?jié)摿Γ诟吖β蕬?yīng)用當(dāng)中，其仍然存在電池電壓較低等問(wèn)題。在高功率設(shè)備應(yīng)用中，其電堆需要更多的單電池，從而使其成本增加。

在鋅溴液流電池當(dāng)中，電極表面是氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所，其表面的活性對(duì)電池的性能將產(chǎn)生巨大的影響，因而通過(guò)對(duì)電極表面進(jìn)行修飾以提高電極電化學(xué)性能，是提高鋅溴液流電池性能、解決上述問(wèn)題的良好方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種應(yīng)用于鋅溴液流電池的修飾電極及其制備方法，運(yùn)用于鋅溴液流電池后，能夠提高其電池性能。

通過(guò)此方法制備出來(lái)的修飾電極，由基體材料和基體材料表面修飾的貴金屬納米顆粒組成，其基體材料為石墨片或者碳?xì)郑F金屬納米顆粒附著在石墨片表面或者碳?xì)掷w維表面，如鉑、金、鈀、銥等貴金屬納米顆粒。修飾電極作為鋅溴液流電池的正極材料，其表面的貴金屬納米顆粒起到催化電池正極反應(yīng)的作用，在鋅溴液流電池當(dāng)中組裝此修飾電極后，能夠有效提高鋅溴液流電池性能。

本發(fā)明所述的修飾電極，基體材料表面修飾的貴金屬納米顆粒，根據(jù)前驅(qū)體溶液的不同，可以是鉑、金、鈀、銥等貴金屬納米顆粒中的一種，其粒徑在100nm以下，在基體材料表面分布均勻(圖1)。

應(yīng)用于鋅溴液流電池的修飾電極，其具體制備方法如下：

首先，配制0.0025M前驅(qū)體溶液，把處理過(guò)的石墨片(60目砂紙打磨，使其表面粗糙)和碳?xì)?去離子水清洗)浸入前驅(qū)體溶液中15-25分鐘，使前驅(qū)體溶液充分與石墨片或者碳?xì)掷w維表面接觸。然后，逐滴加入0.0025M的還原劑物質(zhì),還原劑物質(zhì)為抗壞血酸溶液或者85％水合肼溶液，前驅(qū)體與還原劑物質(zhì)的量之比為1:2，停止滴加還原劑溶液后靜置25-35分鐘使其充分反應(yīng)，此過(guò)程中，貴金屬顆粒被抗壞血酸或者水合肼溶液還原出來(lái)，并附著于石墨片或者碳?xì)掷w維的表面，再取出石墨片或者碳?xì)?，?8-42攝氏度下真空干燥10-14小時(shí)，修飾電極制備完成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方法便捷的修飾電極，運(yùn)用于鋅溴液流電池后，能夠提高其電池性能(圖1，圖2)。

附圖說(shuō)明

圖1是表面附著有貴金屬納米顆粒的修飾電極掃描電鏡圖像。

圖2是修飾電極與基體材料的循環(huán)伏安曲線比較。

圖3是修飾電極與基體材料組裝的鋅溴液流電池充放電曲線比較。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。

實(shí)施例1

稱取32.37mg六水合氯鉑酸于25ml去離子水中，超聲振蕩2min，使前驅(qū)體溶液混合均勻。再取1cm×5cm石墨片，用60cw砂紙打磨，使其表面粗糙，并用去離子水沖洗干凈后，烘干。把處理好的石墨片浸入前驅(qū)體溶液中，并靜置20min，使前驅(qū)體溶液與石墨片表面充分接觸。然后，配制0.0025M的抗壞血酸溶液25ml，用膠頭滴管把抗壞血酸溶液逐滴加入浸有石墨片的前驅(qū)體溶液中，停止滴加還原劑溶液后靜置30min，使還原劑與前驅(qū)體溶液充分反應(yīng)。再取出石墨片，并于40攝氏度下真空干燥12小時(shí)，完成制備表面修飾有鉑納米顆粒的修飾電極。

實(shí)施例2

稱取22.20mg氯鈀酸銨于25ml去離子水中，超聲振蕩2min，使前驅(qū)體溶液混合均勻。再取1cm×5cm石墨片，用60cw砂紙打磨，使其表面粗糙，并用去離子水沖洗干凈后，烘干。把處理好的石墨片浸入前驅(qū)體溶液中，并靜置20min，使前驅(qū)體溶液與石墨片表面充分接觸。然后，取85％的水合肼溶液7ml，用膠頭滴管把水合肼溶液逐滴加入浸有石墨片的前驅(qū)體溶液中，停止滴加還原劑溶液后靜置30min，使還原劑與前驅(qū)體溶液充分反應(yīng)。再取出石墨片，并于40攝氏度下真空干燥12小時(shí)，完成制備表面修飾有鈀納米顆粒的修飾電極。

實(shí)施例3

稱取25.74mg四水合氯金酸于25ml去離子水中，超聲振蕩2min，使前驅(qū)體溶液混合均勻。再取1cm×5cm碳?xì)?，用去離子水沖洗干凈后，在40攝氏度下真空干燥。把碳?xì)纸肭膀?qū)體溶液中，并靜置20min，使前驅(qū)體溶液與碳?xì)掷w維表面充分接觸。然后，配制0.0025M的抗壞血酸溶液25ml，用膠頭滴管把抗壞血酸溶液逐滴加入浸有碳?xì)值那膀?qū)體溶液中，停止滴加還原劑溶液后靜置30min，使還原劑與前驅(qū)體溶液充分反應(yīng)。再取出碳?xì)?，并?0攝氏度下真空干燥12小時(shí)，完成制備表面修飾有金納米顆粒的修飾電極。

實(shí)施例4

稱取22.05mg三水合氯化銥于25ml去離子水中，超聲振蕩2min，使前驅(qū)體溶液混合均勻。再取1cm×5cm碳?xì)?，用去離子水沖洗干凈后，在40攝氏度下真空干燥。把碳?xì)纸肭膀?qū)體溶液中，并靜置20min，使前驅(qū)體溶液與碳?xì)掷w維表面充分接觸。然后，取85％的水合肼溶液7ml，用膠頭滴管把水合肼溶液逐滴加入浸有碳?xì)值那膀?qū)體溶液中，停止滴加還原劑溶液后靜置30min，使還原劑與前驅(qū)體溶液充分反應(yīng)。再取出碳?xì)?，并?0攝氏度下真空干燥12小時(shí)，完成制備表面修飾有銥納米顆粒的修飾電極。

實(shí)施例5

稱取32.37mg六水合氯鉑酸于25ml去離子水中，超聲振蕩2min，使前驅(qū)體溶液混合均勻。再取1cm×5cm石墨片，用60cw砂紙打磨，使其表面粗糙，并用去離子水沖洗干凈后，烘干。把處理好的石墨片浸入前驅(qū)體溶液中，并靜置20min，使前驅(qū)體溶液與石墨片表面充分接觸。然后，取85％的水合肼溶液7ml，用膠頭滴管把水合肼溶液逐滴加入浸有石墨片的前驅(qū)體溶液中，停止滴加還原劑溶液后靜置30min，使還原劑與前驅(qū)體溶液充分反應(yīng)。再取出石墨片，并于40攝氏度下真空干燥12小時(shí)，完成制備表面修飾有鉑納米顆粒的修飾電極。