钙钛矿修饰的碳素电极的应用以及有机水相液流电池
专利汇可以提供钙钛矿修饰的碳素电极的应用以及有机水相液流电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 钙 钛 矿修饰的 碳 素 电极 的应用以及有机 水 相液流 电池 ，能够将 钙钛矿 修饰的碳素电极应用于液流电池。经过钙钛矿修饰后的碳素电极具有较好的亲水性、 导电性 和电荷传递速率，将钙钛矿修饰的碳素电极组装在液流电池里面能够提高液流电池的 能量 效率。，下面是钙钛矿修饰的碳素电极的应用以及有机水相液流电池专利的具体信息内容。
1.一种钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，将钙钛矿修饰的碳素电极应用于液流电池。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，所述钙钛矿的分子通式为ABO3型结构，其中A位为稀土或碱土离子，B位为过渡金属离子。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，钙钛矿修饰的碳素电极的制备方法包括以下步骤：
S1、将碳素基体材料进行预处理后烘干备用；
S2、制备修饰钙钛矿前驱体溶液备用；
S3、将步骤S1中处理好的碳素材料放入步骤S2中的修饰钙钛矿前驱体溶液中浸泡处理，充分分散后进行水热反应；
S4、将经过水热处理后的碳素电极取出，经过高温煅烧后得到钙钛矿修饰的碳素电极。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S1中，将所述碳素基体材料进行清洗并烘干，依次采用去离子水、乙醇及浓度为1％～5％的双氧水进行清洗，并将清洗完毕的所述碳素基体材料放入烘箱，在60℃～80℃的环境下烘干备用。
5.根据权利要求3所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S2中将钙钛矿前驱体溶解在去离子水中，再加入柠檬酸、乙二醇和模板剂搅拌得到溶液A，步骤S3中将烘干的所述碳素基体材料放入所述溶液A中进行浸泡并充分分散，并把碳素电极和溶液一起倒入水热反应釜进行水热反应。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S2中，所述钙钛矿前驱体的浓度为0.1～2mol/L。
7.根据权利要求5所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S2中，柠檬酸浓度为0.02～0.5mol/L。
8.根据权利要求5所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S2中，乙二醇的浓度为0.05～0.8mol/L。
9.根据权利要求5所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S2中，所述模板剂为嵌段共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚丙烯酸-十六烷基三甲基溴化铵、乙二胺和二乙烯三胺中的一种，所述模板剂的质量百分数为0.5～10％。
10.根据权利要求3或5所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S3中，水热反应温度为160℃～240℃，反应时间为8h～48h。
11.根据权利要求3所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S4中，将经过水热反应后的碳素电极取出、冲洗、烘干后，放入马弗炉中在氮气环境下煅烧，得到经过钙钛矿修饰后的碳素电极。
12.根据权利要求3或11所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，步骤S4中，将水热反应清洗后的碳素电极放入烘箱中，在60℃～100℃温度下烘干，并将烘干后的碳素电极在400℃～800℃下煅烧2h-6h。
13.根据权利要求3所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，所述碳素基体材料为碳纸、碳布、石墨毡和石墨板中的一种或两种以上的结合体。
14.根据权利要求13所述的钙钛矿修饰的碳素电极的应用，其特征在于，所述碳素基体材料的厚度为1mm～20mm。
15.一种有机水相液流电池，其特征在于，包括：
电解液槽体，所述电解液槽体内充入电解液；
两个极板，两个所述极板相对设置，两个所述极板中的一个或两个为钙钛矿修饰的碳素电极；
电池隔膜，所述电池隔膜位于所述电解液槽体内且将所述电解液槽体分隔为与一所述电解液储液库连通的阳极区和与另一所述电解液储液库连通的阴极区，一所述极板设于所述阳极区，另一所述极板设于所述阴极区，所述阳极区内具有包括正极活性物质的正极电解液，所述阴极区内具有包括负极活性物质的负极电解液，所述电池隔膜能够阻止所述正极活性物质和所述负极活性物质穿透，所述正极活性物质和/或所述负极活性物质为有机活性分子。
16.根据权利要求15所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述负极活性物质为紫精类衍生物，所述正极活性物质为哌啶氮氧化物。
17.根据权利要求15所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述有机活性分子的浓度为0.01mol/L～4mol/L。
18.根据权利要求15所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述有机活性分子包括对其进行氨基官能团、羟基官能团、羰基官能团或者磺酸基官能团水溶性修饰的衍生物。
19.根据权利要求15至18中任一所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述电解液包括支持电解质，所述电池隔膜能够供所述支持电解质穿透。
20.根据权利要求19所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述支持电解质为单组份中性盐水溶液或混合中性盐水溶液。
21.根据权利要求19所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述支持电解质为NaCl盐溶液、KCl盐溶液、Na2SO4盐溶液、K2SO4盐溶液、MgCl2盐溶液、MgSO4盐溶液、CaCl2盐溶液、CaSO4盐溶液、BaCl2盐溶液、BaSO4盐溶液中的至少一种。
22.根据权利要求15所述的有机水相液流电池，其特征在于，还包括：
循环管路，所述循环管路将一所述电解液储液库内的电解液输入或输出所述阳极区，所述循环管路将另一所述电解液储液库内的电解液输入或输出所述阴极区；
循环泵，所述循环泵设于所述循环管路，通过所述循环泵使所述电解液循环流动供给。
23.根据权利要求15所述的有机水相液流电池，其特征在于，所述电池隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、选择性渗透膜、阴阳离子复合交换膜、透析膜或多孔膜中的一种。
钙钛矿修饰的碳素电极的应用以及有机水相液流电池
技术领域
背景技术
性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此需要大力发展储能技术，为电网的稳定性提供
保障。在各种储能技术中，液流电池储能技术由于具有容量大、安全性高、低成本的优势是
大规模储能技术的首选。其中由于钒液流电池由于电解质的有毒性，及强酸强腐蚀性等问
题，限制了其广泛应用。
究大多集中在活性物质的设计合成开发，利用有机物质丰富的选材及可调控性强的优点开
发出电化学性能优越的活性物质。然而对于该电池体系中的电极材料则研究的较少。目前
文献中报道的采用的电极材料大多是石墨毡，其具有较好的电导性和电化学稳定性高的优
点。但其较差的亲水性和电化学活性制约着其进一步发展，特别是在长期使用其电化学活
性会逐渐降低，致使电池整体性能下降。因此有必要对碳素电极进行性能修饰，促进其电化
学活性，满足大规模储能系统工程应用。
发明内容
池时有效提高液流电池的整体性能。
中处理好的碳素材料放入步骤S2中的修饰钙钛矿前驱体溶液中浸泡处理，充分分散后进行
水热反应；S4、将经过水热处理后的碳素电极取出，经过高温煅烧后得到钙钛矿修饰的碳素
电极。
料放入烘箱，在60℃～80℃的环境下烘干备用。
A中进行浸泡并充分分散，并把碳素电极和溶液一起倒入水热反应釜进行水热反应。
种，所述模板剂的质量百分数为0.5～10％。
钛矿修饰的碳素电极；电池隔膜，所述电池隔膜位于所述电解液槽体内且将所述电解液槽
体分隔为与一所述电解液储液库连通的阳极区和与另一所述电解液储液库连通的阴极区，
一所述极板设于所述阳极区，另一所述极板设于所述阴极区，所述阳极区内具有包括正极
活性物质的正极电解液，所述阴极区内具有包括负极活性物质的负极电解液，所述电池隔
膜能够阻止所述正极活性物质和所述负极活性物质穿透，所述正极活性物质和/或所述负
极活性物质为有机活性分子。
盐溶液中的至少一种。
解液储液库内的电解液输入或输出所述阴极区；循环泵，所述循环泵设于所述循环管路，通
过所述循环泵使所述电解液循环流动供给。
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的
描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
质的取代容易出现氧空穴，在OH溶液中，吸附OH 发生可逆的氧化还原反应，这种特性使其
广泛应用于燃料电池中。
表面的亲水性，并且含氧基团有利于活性物质的吸附发生氧化反应，因此能够提高碳素电
极的活性位点。同时钙钛矿A B位取代容易出现氧空穴有利于离子电荷在其表面的传输，促
进导电性和活性物质的氧化反应过程。
液流电池时有效提高液流电池的整体性能。
Ti、Fe、Mn、Cu、Co、Ni等中的一种或者多种。
材料放入烘箱，在60℃～80℃的环境下烘干备用。其中，对碳素基体材料进行清洗是为了去
除碳素电极表面的污染物。
二胺和二乙烯三胺中的一种，模板剂的质量百分数为0.5～10％。
进行浸泡并充分分散，并把碳素电极和溶液一起倒入水热反应釜进行水热反应。
储液库连通的阳极区和与另一电解液储液库连通的阴极区，一极板设于阳极区，另一极板
设于阴极区，阳极区内具有包括正极活性物质的正极电解液，阴极区内具有包括负极活性
物质的负极电解液，电池隔膜能够阻止正极活性物质和负极活性物质穿透，正极活性物质
和/或负极活性物质为有机活性分子。
支持电解质的浓度可以为0.1mol/L～6mol/L，支持电解质的粘度可以为10mPas～104mPas。
解液输入或输出阴极区，循环泵设于循环管路，通过循环泵使电解液循环流动供给。
～5mm。
甲基紫精(MV)，支持电解液为1.5mol/L的NaCl溶液，整体电解质溶液粘度为20mPas，电池隔
膜选用阴离子交换膜膜。进行充放电性能测试，在电流密度30mA/cm2时，库伦效率为99％，
电压效率76％，能量效率75％。
紫精，支持电解液为2mol/L的NaCl溶液，整体电解质溶液粘度为30mPas，电池隔膜选用
nafion117膜。进行充放电性能测试，在电流密度20mA/cm2时，库伦效率为96％，电压效率
83％，能量效率80％。
电解液为1mol/L的NaCl溶液，整体电解质溶液粘度为50mPas，电池隔膜选用阴离子交换膜。
2
进行充放电性能测试，在电流密度20mA/cm时，库伦效率为98％，电压效率84％，能量效率
81％。
解液为1.5mol/L的KCl溶液，整体电解质溶液粘度为10mPas，电池隔膜选用nafion117膜。进
行充放电性能测试，在电流密度20mA/cm2时，库伦效率为95％，电压效率82％，能量效率
80％。
高电池的电压效率和能量效率。并且选用钙钛矿进行修饰，钙钛矿具有较好的导电性和电
子传输能力，可以促进电池的氧化还原过程，提高电池的能量效率。该有机水相液流电池具
有高电压效率和高能量效率等优点。
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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