钒氧化还原液流电池电解液热力学性质研究(Ⅴ):硫酸氧钒水溶液的表面性质

【作者】 许维国； 孙杰； 刘建国； 宋溪明； 严川伟；

【机构】 辽宁大学化学院； 金属防腐蚀国家重点实验室,中科院金属研究所；

【摘要】 钒氧化还原液流电池（Vanadium redox flow battery,简称钒电池）是基于VO²⁺/VO_2⁺与V²⁺/V³⁺电对的新型储能电池技术.钒电池与传统的蓄电池相比,具有可快速、大容量充放电,自放电率低,电池结构简单的特点,这对满足风能、太阳能等新型能源发展具有重要意义,受到产业界和学术界的高度重视.由于钒电池的电解液不仅是导电介质,也是储能及能量转化的核心,电解液热力学性质对钒电池性能至关重要.溶液的表面张力是唯一涉及两相性质的热力学函数,它直接反映分子问相互作用力的大小,是非常重要的物理量。电解液表面张力的实验数据对电极材料和隔膜材料选择,以及对电活性离子的电极过程的理解都有参考价值,但国内外有关这方面的系统研究工作比较少,致使实验数据非常匮乏。作为前期工作的继续,本文在（283.15—308.15）±0.05 K温度范围内,利用了最大气泡法测定了不同浓度硫酸氧钒水溶液的表面张力,其结果表明表面张力随温度增高而降低,随浓度增加而增大.因此,可以得到表面熵是正值并且随浓度增加而增大.利用Gibbs吸附方程计算得到的溶液表面超量是负值,说明溶液表面发生了负吸附.溶液表面超量的绝对值也随浓度增大而增大,随温度升高而减小.表面能也是随溶液浓度增加而增大,温度增高而减小,这就意味着表面能是产生VOSO₄水溶液表面负吸附的推动力.更多还原