一种多孔碳电极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106129425A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610838012.0(22)申请日2016.09.21(71)申请人许昌学院地址461000河南省许昌市八一路88号(72)发明人姚川付华峰孙红张森孙友庆阮因伟(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223代理人俞晓明(51)Int.Cl.H01M4/96(2006.01)H01M4/88(2006.01)H01M8/18(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种多孔碳电极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种多孔碳电极材料及其制备方法和应用。其制备方法步骤如下：1)取少量可溶性淀粉溶于蒸馏水中，然后加入二氧化硅纳米球和无水乙醇，进行超声分散，得混合液；2)将上述混合液于70～90℃水浴磁力搅拌条件下使溶剂蒸发，直至溶液变成黏糊状为止；3)将得到的黏糊状混合物进行真空干燥，干燥后的固体研磨成粉末；4)将研磨所得粉末于炉中进行中温热解和高温炭化；5)将炭化后的产物，用过量的1～2mol/L的氢氟酸溶液进行充分洗涤，之后反复用去离子水洗涤，至洗涤后的水呈中性；6)将产物进行真空干燥，即得。本发明的多孔碳电极材料具有纳米介孔结构、高比表面积、表面富含活性官能团、成本较为低廉。CN106129425ACN106129425A权利要求书1/1页1.一种多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)取少量可溶性淀粉溶于蒸馏水中，然后加入二氧化硅纳米球和无水乙醇，进行超声分散，得混合液；2)将上述混合液于70～90℃水浴磁力搅拌条件下使溶剂蒸发，直至溶液变成黏糊状为止；3)将得到的黏糊状混合物进行真空干燥，干燥后的固体研磨成粉末；4)将研磨所得粉末于炉中进行中温热解和高温炭化，具体升温程序为：由室温以2～5℃/min的速率升温至300℃，保温0.5h，然后以2～5℃/min的速率升温至450℃，保温0.5h，继续以5～10℃/min升温至碳化目标温度，保持温度不变处理1～2h，最后自然冷却至室温，整个过程中采用保护气体进行保护；5)将炭化后的产物，用过量的1～2mol/L的氢氟酸溶液进行充分洗涤，之后反复用去离子水洗涤，至洗涤后的水呈中性；6)将产物进行真空干燥，干燥完成后即得多孔碳电极材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，所用二氧化硅纳米球的直径为10～50nm；可溶性淀粉、二氧化硅纳米球、无水乙醇和蒸馏水的用量要求是，每20mL的蒸馏水中加入可溶性淀粉1～2g、二氧化硅纳米球1～4g、无水乙醇10mL；超声分散在超声波洗槽中进行，时间20min以上。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，真空干燥于真空干燥箱中进行，在60℃条件下恒温干燥6h。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，碳化目标温度为700～900℃。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤6)中，真空干燥于真空干燥箱中进行，在60～80℃条件下真空干燥12h。6.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制得的多孔碳电极材料。7.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制得的多孔碳电极材料在钒液流电池中的应用。8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，应用的方法包括如下步骤：a、称量一定量的多孔碳电极材料和Nafion粘结剂加入到异丙醇中，超声分散30min以后制得碳料浆；b、将所制备的碳料浆用喷枪喷涂于全氟磺酸型质子交换膜的两侧，制得膜电极；c、按端板-集流板-碳毡-膜电极-碳毡-集流板-端板的顺序以压滤机的形式组装全钒液流电池。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，在步骤a中，多孔碳电极材料和Nafion粘结剂质量比为3∶1，多孔碳电极材料与异丙醇的质量比为1∶50。10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，在步骤b中，膜电极制作时，全氟磺酸型质子交换膜的两侧喷涂碳料浆的涂覆量以单侧计为0.5～3mg/cm2。2CN106129425A说明书1/7页一种多孔碳电极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及大规模储能电池技术领域，更具体的涉及一种多孔碳电极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]在当今社会，随着不可再生资源，例如煤和石油的不断消耗以及空气污染问题的日益严重，人们对于清洁能源的需求已迫在眉睫。可再生能源由于其难以克服的间歇性和非稳态性等缺陷，使得可再生能源发电难以实现“并网”，因而造成了大面积的“弃风”，“弃电”现象。大规模储能技术的发展越来越成为可再生能源大规模应用的瓶颈。在诸多储能技术中，全钒液流储能电池因具有安全可靠、能量转换效率高、循环寿命长等