锑离子添加剂对低共熔溶剂(DES)电解液液流电池的性能改善研究
2021-06-30纪燕男孙培茁马强张玮琦苏华能徐谦
纪燕男,孙培茁,马强,张玮琦,苏华能,徐谦
(1南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002;2江苏大学能源研究院,江苏镇江212013)
引 言
随着近年来全球能源短缺和环境污染问题日益严重,人们对于新能源的需求日益增长。但新能源(例如风能、太阳能)普遍存在能量供应间歇性、不稳定性、供求之间有时空差异等问题,需要通过有效、可靠的储能技术来解决[1]。在各种储能技术中,氧化还原液流电池(redox flow batteries,RFBs)是一种前景可观的大规模储能技术[2-3]。不同于传统电池,溶解的活性物储存在液罐中,流经电池堆,发生氧化还原反应。液流电池可以针对功率和容量进行独立设计,并根据需要灵活配置[4]。自1974年Thaller[5]提出氧化还原液流电池以来,人们对其进行了广泛的研究。通常,用于液流电池的电解质可分为水系和非水系电解质。目前,水系液流电池得到了广泛的研究[6-7],而非水系电解质由于其更宽的电化学窗口(1.5~5 V)[8-9],受到越来越多的关注。然而,由于有机溶剂的固有特性,如挥发性和毒性,电池系统可能会出现潜在的安全隐患[10]。因此,研究人员提出了离子液体(ILs)来解决这一问题。
离子液体具有较宽的电化学窗口,高热稳定性和低挥发性的优势[11-12]。近年来,研究人员通过将有机卤化物与氢键供体结合,获得了一种稳定的离子液体,命名为“低共熔溶剂”(deep eutectic solvent,DES)[13-14]。DES比普通离子液体价格低廉,对反应环境的要求也更低。因此,最近涌现出一系列关于DES应用于RFB的研究[15-16]。Lloyd等[17]在乙酰胆碱低共熔溶剂(一种氯化胆碱和乙二醇的混合物)中展示了一种全铜混合液流电池,结果表明铜离子RFB在DES电解液中的放电效率可以达到94%。……
