史继诚 徐洪峰,* 卢 璐 高 俊

(1大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁省新能源电池重点实验室，辽宁大连116028；2黑龙江大庆炼化公司，黑龙江大庆163411)

氢溴储能电池结构的优化和运行条件对电池性能的影响

史继诚1徐洪峰1,*卢 璐1高 俊2

(1大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁省新能源电池重点实验室，辽宁大连116028；2黑龙江大庆炼化公司，黑龙江大庆163411)

研究了氢溴电池的电池结构、正极氢溴酸和溴电解质浓度、负极的氢气压力、质子交换膜厚度对氢溴电池的性能和电池效率的影响。对氢溴电池结构进行改进，单电池实现了200 mA·cm－2电流密度恒流充放电，电池库伦效率100%。溴电极电化学反应受浓差极化控制，提高氢溴酸浓度，电池充电性能提高，同时，溴在氢溴酸的溶解度增大，电池放电性能也提高，氢溴酸浓度由0.5 mol·L－1提高至1 mol·L－1，电流密度200 mA·cm－2，电池的能量效率和电压效率提高27.9%。氢溴电池充电过程，降低电池负极氢出压力，有利于提高充电性能，但膜透酸严重，放电过程中最佳的氢出压力是维持氢在碳纸憎水催化层的单层吸附，充放电过程氢出压力均为40.0 kPa，电池的能量效率80.2%。膜厚度与膜电阻极化和膜透酸密切相关，充电过程，膜由50.0 μm降至15.0 μm，膜透酸严重，负极电化学活性比表面积下降，电池充电性能降低。膜厚度对放电性能的影响还与电流密度有关，电流密度较低时，膜透酸造成负极电化学比表面积下降居主导地位，50.0 μm Nafion膜放电性能更高；电流密度超过200 mA·cm－2时，膜电阻极化居主导电位，15.0 μm Nafion膜性能更高。……