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摘 要

钒电池是一种新型的绿色能源，可应用于电厂(电站)调峰以平衡负荷、风能发电的储能电源、大规模光电转换以及作为边远地区储能系统，不间断电源或应急电源系统。近几年来钒电池技术的迅猛发展，对新能源的发展壮大有着重要的意义。钒电池专用钒电解液是钒电池中起电化学反应的活性物质，电解液要求具有较高的热稳定性和电导率。在钒电池中，电池能量是以电解液形式储存的，它不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心，所以研究钒电池电解液的热力学性质对认识电解液中离子的存在形式、提高电解液的热稳定性及浓度、进而优化钒电池的性能至关重要。

本文通过测定不同浓度不同温度下硫酸氧钒水溶液的黏度与导电性质并根据昂萨格导电理论计算其热力学性质；测定不同浓度不同温度下硫酸氧钒水溶液的表面张力，并运用吉布斯吸附方程计算吸附量探讨其界面性质；利用在恒温环境下溶解，在水和不同浓度硫酸水溶液中的摩尔溶解焓；采用电动势法测定以硫酸氧钒和硫酸与水的混合溶液为电解质在不同浓度和不同温度下的电池电动势。

关键词：钒电池 硫酸氧钒水溶液 表面张力 电动势 黏度 溶解焓

Research on the thermodynamic properties of vanadium battery electrolyte

ABSTRACT

Vanadium battery is a new type of energy storage energy, can be applied in the power plant to balance load,wind power energy power supply, mass photoelectric conversion and as a energy storage system for remote areas, ongoing power supply or emergency power system. In recent years as the rapid development of vanadium battery technology,It has important meaning to new energy' development.Vanadium electrolyte is vanadium battery in the electrochemical reaction of the active material, the electrolyte is required to have high thermal stability and conductivi.In the vanadium battery, the battery energy is stored in the form of liquid electrolyte,it is not only a conductive medium, but also realize the electrical activity of the energy storage substances, it is the core of vanadium battery energy storage and energy conversion,so the thermodynamic properties of vanadium battery electrolyte to recognize the existence of electrolyte ions in the form, improve the thermal stability and electrolyte concentration, thus optimizing the performance of vanadium battery is very important.

We use the Onsager theory to calculate the thermodynamic properties of the conductive by measuring Viscosity and conducting properties of vanadyl sulfate solution in different concentrations at different temperatures;measuring the surface tension of different oxygen concentrations of vanadium sulfate solution at different temperatures,and the use of the Gibbs adsorption equation to investigate the interfacial properties of adsorption;we measured the water and different concentrations of aqueous sulfuric acid molar enthalpy at a constant temperature environment;we use the EMF method to determine oxygen vanadium sulfate and a mixed solution of sulfuric acid and water electrolyte with different concentrations and different temperatures electromotive force.

KEYWORDS: Vanadium battery；Vanadicsulfate aqueous solution；Surface tension electromotive force；Viscosity；Enthalpy of solution

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 钒电池研究概况 1

1.1.1钒电池工作原理 1

1.1.2钒电池的构成 2

1.1.3钒电池的特点 2

1.1.4钒电池的应用 3

1.2 钒电池电解液存在问题 4

1.3 电解液的制备 5

第二章 实验部分 7

2.1 实验试剂及仪器 7

2.2 实验步骤 7

2.2.1 VOS0₄的制备 7

2.2.2电动势测定 8

2.2.3溶解焓的测定 8

2.2.4电导率的测定 8

2.2.5表面张力的测定 9

2.2.6 VOSO₄水溶液黏度的测定 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 数据结果 10

3.1.1 电动势测试结果 10

3.1.2溶解焓实验数据 12

3.1.3电导率实验数据 13

3.1.4表面张力实验数据 14

3.1.5黏度实验数据 15

3.2数据分析 15

3.2.1电动势分析 15

3.2.2溶解焓的分析 17

3.2.3电导率的分析 18

3.2.4表面张力的分析 18

3.2.5黏度的分析 22

3.3 结论 22

第四章 结语 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 文献综述

1.1 钒电池研究概况

1.1.1钒电池工作原理

钒氧化还原液流电池是一种以钒离子溶液为正、负极活性物质的二次电池。钒具有多种价态，V_(V), V_(Ⅳ), V_（Ⅲ)和V_（Ⅱ)，而且其化学行为活跃，在酸性介质中可形成相邻价态的电对，电极电位可表示如下^[1-2]：

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