Effect of graphite felt properties on the long-term durability of negative electrode in vanadium redox flow battery

Abstract

V našem příspěvku studujeme dlouhodobou životnost dvou různých grafitových plstí, které slouží jako záporná elektroda ve vanadové průtočné baterii. Obě elektrody se liší v prekurzorovém materiálu a způsobu aktivace, který způsobuje významné rozdíly v příslušných vlastnostech, jako je elektrická vodivost, specifická povrchová plocha a kapacitance elektrochemické dvojvrstvy. Výkonová stabilita plstí během 2000 nabíjecích cyklů prováděných v laboratorních jednočláncích je hodnocena ze čtyřbodové charakterizace před cyklem a po každých 1000 cyklech. Významné zhoršení elektrokatalytické aktivity je pozorováno u komerčně aktivované záporné elektrody na bázi polyakrylonitrilu, zatímco interní aktivovaná záporná elektroda na bázi umělého hedvábí poskytuje stabilní výkon během celého testovaného období. Komplexní charakterizace post-mortem se provádí za účelem identifikace příčin různé trvanlivosti obou záporných elektrod. Rentgenová fotoelektronová spektroskopická analýza odhalila velmi podobné změny v povrchové funkcionalizaci skupinami obsahujícími kyslík obě plsti; nicméně pokles sp2-hybridizovaného uhlíku a současné zvýšení počtu sp3-hybridizovaného uhlíku je významně vyšší u nestabilní plsti na bázi polyakrylonitrilu. Ačkoliv zhoršení vlastností plsti na bázi polyakrylonitrilu nemůže souviset s poklesem povrchové plochy nebo dvouvrstvé kapacitní kapacity, vysoká povrchová plocha aktivovaného na bázi umělého hedvábí s největší pravděpodobností přispívá k jeho vynikající stabilitě výkonu.