专利名称：一种氧化还原液流电池金属电极及其制备方法
技术领域：
本发明属于液流电池技术领域，特别是涉及一种氧化还原液流电池金属电极及其制备方法。
背景技术：
氧化还原液流电池是一种允许能量被储存在溶液中的电化学系统，正负半电池由隔膜分开，每个半电池的电解液由不同的氧化还原电对溶液组成，两个氧化还原电对间的电势差作为氧化还原反应的驱动力，来促使电池完成充放电。目前氧化还原液流电池主要有铁铬液流电池、多硫化钠/溴液流电池和全钒液流电池。电极是液流电池中的关键部件，它的主要作用是提供电化学反应的场所，因此要求电极耐腐蚀，耐高温，强度高，同时具有优异的电化学反应活性。常用的电极材料主要是金属类电极材料和碳素类电极材料。碳素类电极材料有较好的耐腐蚀性能，通过改性具备较高的电化学活性，但这类材料机械强度较低，表面抗冲刷能力较弱，使用寿命较短。金属电极具有较高的机械强度，负载贵金属后具备优异的电化学活性，但由于活性物质在金属表面附着力较差，其使用寿命也是不理想，而且若使用贵金属成本也比较高。如在专利200510020779. 4中报道的采用金属箔/网作为电极的集流体和电极骨架，有效提高了电极的机械强度，但存在耐腐蚀性和电化学活性不够理想等技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种氧化还原液流电池金属电极及其制备方法。本发明的目的之一是提供一种结构简单、机械强度高、耐腐蚀性强、电化学活性好、使用寿命长、安全可靠等特点的氧化还原液流电池金属电极。本发明氧化还原液流电池金属电极为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种氧化还原液流电池金属电极，其特点是电极的基板为金属钛片，金属钛片表面有Tih纳米管阵列，纳米管阵列中有沉积金属钼或填充有Ir、Ta、Mg、Co、Ag、Ru、Mn、Fe 中的一种或几种氧化物。本发明氧化还原液流电池金属电极还可以采取如下技术方案所述的氧化还原液流电池金属电极，其特点是=TiO2纳米管阵列孔径为10-500nm。所述的氧化还原液流电池金属电极，其特点是TiO2纳米管阵列长度为 0.1-50 μ m0本发明的目的之二是提供一种具有工艺简单，制备方便，控制容易，制造成本低， 产品机械强度高、电化学活性好等特点的氧化还原液流电池金属电极的制备方法。本发明氧化还原液流电池金属电极的制备方法所采取的技术方案是一种氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特点是制备过程包括，1)金属钛片表面形成TW2纳米管阵列；2)在TW2纳米管阵列中沉积金属钼或填充一种或多种氧化物。本发明氧化还原液流电池金属电极的制备方法还可以采取如下技术方案所述的氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特点是金属钛片表面通过阳极氧化工艺形成TW2纳米管阵列。所述的氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特点是11 纳米管阵列中沉积金属钼或填充氧化物的方法为溅射法、等离子体沉积法或气相沉积法。本发明具有的优点和积极效果是氧化还原液流电池金属电极及其制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明采用金属钛片表面形成TiO2纳米管阵列，在纳米管阵列中有沉积金属钼或填充有Ir、Ta、Mg、Co、Ag、Ru、Mn Je氧化物技术，使金属电极具有以下明显的特点1.机械强度高由于金属钛基板具有很高的机械强度，表面一体化形成的TW2纳米管阵列与基板之间具有强的粘接力，因此所制备的电极具有高的强度；2.耐腐蚀性强11 纳米管阵列可以耐强酸的腐蚀。3.电化学活性由于电极表面的TW2纳米管阵列具有高的比表面积，负载的活性物质均勻，因此具有高的电化学活性。4.使用寿命长由于表面的T^2纳米管阵列强度高，抗冲刷性能强，因此具有长的使用寿命。本发明氧化还原液流电池金属电极制备方法，具有工艺简单，制造方便，控制容易，制造成本低，产品性能优良等优点。
图1是本发明氧化还原液流电池金属电极结构示意图。图中，1-钛片，2-Ti02纳米管阵列，3-活性物质。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结构附图详细说明如下实施例1一种氧化还原液流电池金属电极，其电极的基板为金属钛片1，金属钛片1表面有 TiO2纳米管阵列2，TiO2纳米管阵列孔径为200nm，TiO2纳米管阵列厚度为30 μ m。纳米管阵列2中有活性物质3沉积金属钼。实施例2一种氧化还原液流电池金属电极，其电极的基板为金属钛片，金属钛片表面有 TiO2纳米管阵列，TiA纳米管阵列孔径为500nm，TiO2纳米管阵列厚度为50 μ m。纳米管阵列中有填充Ir、Co和Mg氧化物的混合物。实施例3一种氧化还原液流电池金属电极的制备方法，包括1)金属钛片表面通过阳极氧化工艺形成TW2纳米管阵列；2)采用溅射法在TiA纳米管阵列中沉积金属钼。
实施例4一种氧化还原液流电池金属电极的制备方法，包括1)金属钛片表面通过阳极氧化工艺形成TiO2纳米管阵列；2)采用等离子体沉积法在TiO2纳米管阵列中填充Ir和Ta 氧化物的混合物。
权利要求
1.一种氧化还原液流电池金属电极，其特征是电极的基板为金属钛片，金属钛片表面有Tih纳米管阵列，纳米管阵列中有沉积金属钼或填充有Ir、Ta、Mg、Co、Ag、Ru、Mn、Fe 中的一种或几种氧化物。
2.按照权利要求1所述的氧化还原液流电池金属电极，其特征是纳米管阵列孔径为 10-500nm。
3.按照权利要求1或2所述的氧化还原液流电池金属电极，其特征是11 纳米管阵列长度为0. 1-50 μ m。
4.一种氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特征是制备过程包括，1)金属钛片表面形成TW2纳米管阵列；2)在TW2纳米管阵列中沉积金属钼或填充一种或多种氧化物。
5.按照权利要求4所述的氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特征是金属钛片表面通过阳极氧化工艺形成T^2纳米管阵列。
6.按照权利要求4或5所述的氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特征是=TiO2 纳米管阵列中沉积金属钼或填充氧化物的方法为溅射法、等离子体沉积法或气相沉积法。
全文摘要
本发明涉及一种氧化还原液流电池金属电极及其制备方法。本发明属于液流电池技术领域。一种氧化还原液流电池金属电极，其特点是电极的基板为金属钛片，金属钛片表面有TiO2纳米管阵列，纳米管阵列中有沉积金属铂或填充有Ir、Ta、Mg、Co、Ag、Ru、Mn、Fe中的一种或几种氧化物。一种氧化还原液流电池金属电极的制备方法，其特点是制备过程包括，1)金属钛片表面形成TiO2纳米管阵列；2)在TiO2纳米管阵列中沉积金属铂或填充一种或多种氧化物。本发明具有机械强度高、耐腐蚀性强、电化学活性好、使用寿命长、安全可靠，制备工艺简单、操作方便、控制容易，金属电极性能好等优点。
文档编号H01M4/90GK102244275SQ201110124288
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者刘姝, 沈杭燕, 王超, 秦来顺, 郭驾宇, 陈达, 黄岳祥, 黄霞妮 申请人:中国计量学院