[发明专利]一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池

说明书

本发明公开了一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池，将废旧沥青置于烃类溶剂中，加热至溶解，过滤后得沥青溶液；将原始电极在沥青溶液中浸渍，经浸渍的电极在碱性溶液中浸渍，得到经碱液处理的电极；然后在惰性气氛下升温至600℃~800℃，经保温处理，取出后经清洗、干燥即得液流电池用改性电极。本申请一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池通过沥青材料对液流电池电极进行改性处理，实现了沥青的高价值利用和高效回收，且实现了沥青均匀稳定负载在电极中的可行性，并且有效提升了液流电池电极的亲水性、导电性能、催化性能和循环性能，同时简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了工业化实用性。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，涉及一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池。

背景技术

液流电池具有功率容量互相独立、维护简单、循环寿命长、安全性高、对环境友好等优点，可以很好地储存不稳定、间歇性的风能和太阳能，以便于并入电网，同时可以进行电网调峰以及作为孤岛电源使用，是大规模储能系统的理想选择之一。

电极作为液流电池内部化学反应的场所，是液流电池的关键部件之一，电极材料的性能好坏对液流电池的性能具有重要影响。早期的电极材料选用金属材料，然而金属类电极因为昂贵的价格和较差的电化学可逆性逐渐被人们摒弃，碳素类材料由于其三维多孔结构和化学稳定性较好受到青睐。目前，液流电池中常用碳毡、石墨毡等碳素类材料作为电极，提供反应场所，然而目前这类电极材料由于内部碳纤维表面光滑、缺陷少、比表面积低、反应活性位点少，导致其表面亲水性差和电化学活性较差（包括电化学可逆性、导电性和对化学反应的催化活性），需要进行有效的改性处理，以提高其亲水性和电化学性能。目前，现有的对碳素类电极材料的改性方法，包括：（1）对碳素类电极材料进行本征缺陷处理，这种方法虽然增加了材料的亲水性，但对材料的电化学活性提升效果较弱；（2）在碳素类电极材料表面进行金属或金属氧化物修饰，这种方法在一定程度上提高了电极材料的电化学活性，但该类方法成本较高，同时存在于析氢反应中污染电解液的问题；（3）在碳素类电极材料表面进行碳纳米材料修饰，这种方法增加了材料的导电性和比表面积，提供了大量反应活性位点，然而此类改性电极的制备过程极其繁琐，工业化实用性差，且修饰在电极上的碳纳米材料容易被液体冲刷掉，电极的稳定性差，进而导致电极的使用寿命降低。

沥青材料由于具备较高的粘结性和粘弹性，通常被作为粘结剂大量应用在道路建设中，然而由于道路老化翻新、材料利用不合理等原因，每年都会产生大量废旧沥青，导致了沥青产能过剩。目前，没有好的方法进行处理固废处理，现有油石分离技术成本过高且分离效果差。截至目前，还没有废旧沥青高附加值产品的回收技术。

综合上述，需要提供一种新型改性的液流电池电极和液流电池，同时提高电极材料的亲水性和电化学活性，提高电极材料的应用稳定性，提高电极的使用寿命，并且简化生产工艺，降低生产成本，提高工业化实用性。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池，通过沥青材料对液流电池电极进行改性处理，实现了沥青的高价值利用和高效回收，解决了现有技术中存在的对电极材料改性处理的过程过于复杂，且效果一般，使用寿命差，性价比低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种液流电池用改性电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、废旧沥青的前处理：将废旧沥青按照1g: 10ml~100ml的比例置于烃类溶剂中，加热至溶解，然后过滤掉不溶杂质，制得浓度为0.01g/ml~0.1g/ml的沥青溶液；

步骤二、将原始电极在步骤一制得的沥青溶液中浸渍5s~30s，浸渍结束后取出经浸渍的电极，将经浸渍的电极转移至烘箱内，在80℃~120℃的温度条件下干燥2h~6h，得到表面附着沥青的电极，将表面附着沥青的电极在碱性溶液中浸渍5min~20min，取出后在80℃~100℃的温度条件下干燥1h~6h，得到经碱液处理的电极；