《SPR光譜複合方法線上檢測全釩液流電池電解液》是依託清華大學，由劉樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：SPR光譜複合方法線上檢測全釩液流電池電解液
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：劉樂
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全釩液流電池（VRB）技術因其易規模化、壽命長、環境友好等優點成為最有前景的儲能技術之一，但電解液的失衡問題限制了它的發展，亟需一種線上檢測電解液價態和濃度的技術。然而，現有的開路電壓法、電位滴定法、色譜法、分光光度計法等均不適合線上檢測VRB電解液。本課題中提出結合表面電漿共振（SPR）技術和光譜技術的複合型光學檢測方法：(1) SPR：基於SPR這種高靈敏的光學檢測手段，建立一種適合線上檢測VRB電解液的大動態範圍、多通道、高解析度、高金屬膜適應性的新型SPR檢測技術。（2）透射光譜法：針對VRB電解液吸收係數大，組分之間存在干擾的難題，用透射光譜代替吸收光譜作為檢測結果來提高信噪比，使用整個光譜而不是單一波長的數據來進行電解液的區分。將這兩種各有優勢的方法結合起來，能夠多通道、多參數、高解析度地線上檢測VRB電解液，不僅有利於監控VRB失衡狀況，還為反應動力學研究提供工具。
結題摘要
全釩液流電池（英文VRFB、VFB或VRB，簡稱釩電池）技術因其易規模化、壽命長、環境友好等優點成為最有前景的儲能技術之一，但電解液的失衡問題限制了它的發展，亟需一種線上檢測電解液價態和濃度的技術。然而，現有的開路電壓法、電位滴定法、色譜法、分光光度計法等均不適合線上檢測VRB電解液。本課題中，提出基於表面電漿共振（SPR）的折射率檢測技術和新型光譜技術的釩電池電解液成分的線上檢測技術。SPR檢測方面，基於項目組此前提出的並行掃描角度譜SPR檢測方法，在去散斑、延長感測膜層壽命、提高折射率解析度、減小溫度影響、非掃描多通道檢測等方面進行深入研究，取得眾多成果；研製了適用於釩電池線上檢測的折射率檢測系統，並首次檢測確定了釩電池電解液折射率與成分之間的定量關係；還提出了折射率、開路電壓共同測量電解液中全部離子濃度的新方法，以及基於SPR的釩電池反應速率的檢測方法。光譜檢測技術方面，針對釩電池正極電解液中釩離子濃度高、吸光度大，且四五價釩離子存在相互作用導致不滿足吸收定律的難題，本項目研製出了高信噪比的釩電池透射光譜線上檢測系統，通過線上測量釩電池電解液流過0.5-1mm超薄流池的透射光譜，並與建立的光譜資料庫中數據進行對比，能夠線上得到所測電解液的成分；套用研製的釩電池電解液光譜線上檢測系統對充放電循環中釩電池進行的線上檢測，並研究了釩電池的容量衰減規律和容量恢復對策的作用；基於0.2mm超薄比色皿探索了進一步簡化光譜線上檢測儀的吸收光譜方案；提出並實踐了釩電池正極副反應的快速檢測方法。本項目的光學線上檢測技術能夠線上檢測釩電池電解液成分的變化，為深入理解釩電池機理提供了手段；特別是，本項目中還提出基於光譜和SPR的釩電池副反應的線上檢測技術，首次實現釩電池副反應的快速、線上檢測，為釩電池領域乃至電化學領域的電化學反應動力學研究提供了全新的研究方法和工具。
