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Cr<sup>3+</sup>浓度对钒液流电池正极液的电化学性能影响

春晖 罗、冬梅 罗、康平 闫、斐 黄、强 赵、贵欣 王

2012Chinese Science Bulletin (Chinese Version)Chemistry被引 2开放获取

摘要

电解液组成对钒液流电池(vanadium redox flow batteries, VRB)的电化学性能影响较大. 本文采用循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)和电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)研究了正极液中Cr³⁺浓度对V(Ⅴ)/V(Ⅳ)电对的电极过程的影响规律, 发现Cr³⁺没有引发副反应, 但影响反应活性、电极反应可逆性、钒离子扩散、界面膜阻抗和电极反应阻抗等电化学性能. 实验结果表明, Cr³⁺在一定浓度范围内可以提高电极反应的可逆性和钒离子扩散, 当Cr³⁺浓度由0增大至0.30 g L^–1时, V(Ⅴ)/V(Ⅳ)电极反应可逆性增强, 同时扩散阻抗降低, 钒离子扩散系数由参照溶液中的(5.48~6.77) × 10^–7增大至(6.82~8.44) × 10^–7 cm² s^–1, 提高了~24%, 但是当浓度大于0.30 g L^–1时, 扩散阻抗增大, 扩散系数降低, 而界面、液膜和电荷转移等阻抗持续增大. 因此, Cr³⁺在一定浓度范围内可以强化钒离子的扩散与传质过程, 但是会增大液膜、界面和电荷转移等阻抗, 并且浓度不超过0.10 g L^–1时对电极反应过程影响不大, 浓度不超过0.30 g L^–1时对钒离子的扩散有利.

引用本文（GB/T 7714）

DOI：https://doi.org/10.1360/csb2012-57-27-2653