为了维护液流电池中的碳毡，建议每月进行一次化学再生。此程序包括用5%的过氧化氢（H₂O₂）溶液冲洗毡，使其静置约两小时以溶解有机堵塞物，然后用去离子水彻底冲洗，并用氮气等惰性气体干燥。
这种维护不是电气“深度循环”，而是一种化学清洁方案，旨在通过去除堵塞电极活性表面积并阻碍电解液流动的污染物来恢复毡的性能。
碳毡在液流电池中的作用
碳毡在液流电池中充当多孔电极，是发生电化学能量转换的关键组件。其性能直接与其物理特性相关。
孔隙率和表面积的重要性
毡的高孔隙率允许液态电解液以最小的压降流过。其巨大的微观表面积为电化学反应（还原和氧化）提供了必要的位点，使其高效发生。
对电池性能的直接影响
碳毡的状况直接决定了电池的功率密度和整体效率。清洁、畅通的毡确保了在任何给定时刻最大量的电解液参与反应，使电池能够提供其设计的性能。
为何维护至关重要：污垢问题
随着时间的推移，碳毡的性能会因一种称为污垢或堵塞的过程而下降。这是每月维护旨在解决的核心问题。
污染物的来源
污垢是由毡的多孔结构内积累的有害物质引起的。这些“有机堵塞物”可能来源于副反应、电解液组分的逐渐降解或引入系统中的杂质。
污垢如何降低性能
这些污染物会物理性地堵塞毡的孔隙。这种堵塞限制了电解液的流动，导致电池堆的压降增加，并掩盖了碳纤维上的活性位点，减少了可用于反应的表面积。结果是功率输出和能量效率的显著下降。
化学再生方案：逐步分析
推荐的程序是对电极中积累的有机污垢进行有针对性的化学攻击。
步骤1：5% H₂O₂注射（氧化）
过氧化氢（H₂O₂）是一种强氧化剂。当引入系统时，它将堵塞毡的复杂有机分子化学分解成更简单、可溶的物质，这些物质可以很容易地冲洗掉。选择5%的浓度是为了在有效清洁毡和足够温和以最大程度减少对碳纤维本身的损害之间取得平衡。
步骤2：静置时间（反应）
让溶液静置约两小时，为H₂O₂深入渗透到多孔毡结构中并与污染物充分反应提供了必要的时间。
步骤3：水洗（冲洗）
反应期结束后，用去离子（DI）水彻底冲洗系统。此步骤对于去除分解后的污染物和任何残留的过氧化氢至关重要，因为残留的过氧化氢如果留在系统中可能会引起不必要的副反应。
步骤4：氮气干燥（惰性准备）
最后，使用干燥氮气干燥毡。使用惰性气体至关重要，因为它可以在不引入氧气或其他活性大气成分的情况下去除水分，这些成分可能会污染电解液或在重新启动时损害系统的电化学稳定性。
了解权衡和风险
虽然有效，但此维护程序并非没有风险，必须谨慎实施。
过度氧化的风险
过氧化氢具有腐蚀性。如果浓度过高、静置时间过长或清洁频率过高，H₂O₂可能会开始氧化碳毡本身。这会损害电极，可能长期降低其结构完整性和导电性。
“深度循环”的误称
将这种化学清洁与电气深度循环（完全放电和充电）区分开来至关重要。电气深度循环有时用于重新平衡电池之间的荷电状态，但对去除物理、有机堵塞物没有任何作用。混淆两者可能导致不当维护和未解决的性能问题。
制造商和化学特性特定需求
此程序是一般指南。始终优先遵循电池制造商提供的具体维护协议。不同的电解液化学特性（例如，钒、锌溴）可能具有独特的降解途径，需要不同的清洁剂或程序。
如何将其应用于您的系统
根据测量的性能指标，而不仅仅是日历，制定您的维护策略。
- 如果您的主要重点是常规预防性维护：按照既定计划实施此程序，但要跟踪压降和电池电阻等关键指标。这些指标的显著上升是需要清洁的明确信号。
- 如果您正在诊断突然的性能下降：这种化学再生是排除或纠正电极污垢作为问题原因的主要故障排除步骤。
- 如果您正在开发新的液流电池系统：将此协议作为起点。通过受控实验验证其有效性并评估对您的特定碳毡材料的任何潜在损害。
正确维护碳毡电极是确保液流电池系统长期可靠性和性能的基础。
总结表：
| 维护步骤 | 目的 | 关键细节 |
|---|---|---|
| 1. H₂O₂注射 | 氧化并分解有机堵塞物 | 使用5%的过氧化氢溶液。 |
| 2. 静置时间 | 允许充分的化学反应 | 让溶液静置约2小时。 |
| 3. 水洗 | 冲洗掉污染物和残留的H₂O₂ | 用去离子（DI）水彻底冲洗。 |
| 4. 氮气干燥 | 为系统运行做准备 | 用惰性氮气干燥以防止污染。 |
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