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专利号: 2022113812191
申请人: 重庆科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全钒液流电池电极材料改性处理方法,其特征在于,步骤包括:

步骤1,将碳毡原料卷(15)立式安装在处理设备的放料转轴(1)上;

步骤2,将碳毡原料卷(15)的首端牵出,并依次穿过处理设备的若干个处理池、清洗池、分级热处理系统(9),且位于处理池内的碳毡料(14)始终没入处理液中,并将碳毡料(14)卷的首端连接在处理设备的收卷机构(10)上;

步骤3,开启处理设备,设定好热处理温度、时间、碳毡料(14)行进速度,并配合控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料(14)的浸泡时间,始终控制碳毡料(14)匀速行进;

其中,热处理过程为依序在450±5℃、500±5℃、550±5℃、600±5℃、600±5℃的环境中分别处理120±10分钟;

步骤4,经热处理后的碳毡料(14)通过收卷机构(10)进行收卷,即得改性碳毡料(14);

处理设备包括:自左往右依序布置的放料转轴(1)、第一导向辊(21)、装有无水乙醇/丙酮的第一池体(3)、第二导向辊(22)、装有双氧水的第二池体(5)、第三导向辊(23)、装有浓硝酸的第三池体(6)、第四导向辊(24)、装有三氧化二铋酸性溶液的第四池体(7)、第五导向辊(25)、清洗池(8)、第六导向辊(26)、分级热处理系统(9)、收卷机构(10);其中,所有池体呈线性排列,每个池体的左侧壁和右侧壁均设置有柔性密封通道,柔性密封通道包括条形槽,在条形槽棱壁固定设置有竖向布置的柔性密封条(31),处于自然状态下的两条柔性密封条(31)相互贴实以使条形槽封闭;当碳毡料(14)从两条柔性密封条(31)之间穿过时,两条柔性密封条(31)均与缓慢行进的碳毡料(14)相互贴实以使条形槽封闭;柔性密封条(31)采用石墨纤维制得,柔性密封条(31)截面呈D形,其被横向挤压后能够变扁;

分级热处理系统(9)包括从左往右依序布置的第一热处理室(901)、第二热处理室(902)、第三热处理室(903)、第四热处理室(904)、第五热处理室(905),所有热处理室的长度相同,相邻热处理室共用同一个挡壁(11),在每个挡壁(11)上设置有竖向条孔(12),每个竖向条孔(12)处设置有采用两个石墨毡辊轮(13),两个石墨毡辊轮(13)之间刚好能够供碳毡料(14)通过,且石墨毡辊轮(13)与碳毡料(14)相互接触;

第一导向辊(21)与收卷机构(10)之间的碳毡料(14)始终处于自左往右的线性运行状态。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,处理工序包括:无水乙醇/丙酮浸泡处理,并在该浸泡过程中进行超声处理;双氧水浸泡处理;浓硝酸浸泡处理;三氧化二铋酸性溶液浸泡处理;清洗处理。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,处理工序依序为:将碳毡料(14)置于无水乙醇/丙酮中浸泡处理120±20分钟,在该浸泡过程中进行超声处理;将碳毡料(14)置于温度为15±5℃的35wt%双氧水中浸泡处理120±20分钟;将碳毡料(14)置于10mol/L的浓硝酸中浸泡处理120‑240分钟;将碳毡料(14)置于三氧化二铋酸性溶液中浸泡处理120‑240分钟,每100ml浓硫酸中加入50g纯度为99.99%的三氧化二铋纳米粉末并搅拌均匀;将碳毡料(14)置于纯水中清洗30‑60分钟。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:每个池体的左侧壁和右侧壁由间隔布置的固定池壁(32)、活动池壁(33)组成,活动池壁(33)边沿与池体内壁呈活动密封连接,活动池壁(33)位于固定池壁(32)内侧,活动池壁(33)连接驱动机构(34),驱动机构(34)运行时能够带动活动池壁(33)水平移动,当动活动池壁(33)向内侧移动时,两个活动池壁(33)之间用于盛装液体的容积变小;当动活动池壁(33)向外侧移动时,两个活动池壁(33)之间用于盛装液体的容积变大。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:每个池体配置有供液系统。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤3中,控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料(14)的浸泡时间具体步骤包括:步骤31,以热处理工序为基准,获取单个热处理室的有效热处理空间长度L0,获取碳毡料(14)在单个热处理室内的热处理时间,记为t0,根据式(Ⅰ)计算出碳毡料(14)的行进速度V;

V=L0/t0……………………… (Ⅰ)

步骤32,获取碳毡料(14)在无水乙醇/丙酮中浸泡处理时间t1,根据式(Ⅱ)计算出碳毡料(14)的任意点位在第一池体(3)中的行进长度L1,并控制第一池体(3)的活动池壁连接的驱动机构运行,直到第一池体(3)内两个活动池壁的左右间距为L1;

L1=V*t1………………………(Ⅱ)

步骤33,获取碳毡料(14)在双氧水中浸泡处理时间t2,根据式(Ⅲ)计算出碳毡料(14)的任意点位在第二池体(5)中的行进长度L2,并控制第二池体(5)的活动池壁连接的驱动机构运行,直到第二池体(5)内两个活动池壁的左右间距为L2;

L2=V*t2………………………(Ⅲ)

步骤34,获取碳毡料(14)在浓硝酸中浸泡处理时间t3,根据式(Ⅳ)计算出碳毡料(14)的任意点位在第三池体(6)中的行进长度L3,并控制第三池体(6)的活动池壁连接的驱动机构运行,直到第三池体(6)内两个活动池壁的左右间距为L3;

L3=V*t3………………………(Ⅳ)

步骤35,获取碳毡料(14)在三氧化二铋酸性溶液中浸泡处理时间t4,根据式(Ⅴ)计算出碳毡料(14)的任意点位在第四池体(7)中的行进长度L4,并控制第四池体(7)的活动池壁连接的驱动机构运行,直到第四池体(7)内两个活动池壁的左右间距为L4;

L4=V*t4………………………(Ⅴ)

步骤36,获取碳毡料(14)在纯水中清洗时间t5,根据式(Ⅵ)计算出碳毡料(14)的任意点位在清洗池(8)中的行进长度L5,并控制清洗池(8)的活动池壁连接的驱动机构(34)运行,直到清洗池(8)内两个活动池壁的左右间距为L5;

L5=V*t5………………………(Ⅵ)

步骤37,调节好收卷机构(10)的转速,使碳毡料(14)始终按照速度V匀速行进。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:碳毡原料为聚丙烯腈基石墨毡。