ChemElectroChem：PAN/PAA/PANi/CB雜化電紡納米纖維作為釩液流電池電催化劑的理論和實驗研究

DOI: 10.1002/celc.202001380

為了提高釩液流電池（VRFBs）的性能，迫切需要對多孔電極的形貌和本征電催化活性進行選擇性改性。為此，采用靜電紡絲技術制備了高性能的納米纖維基復合材料。將聚丙烯腈、聚丙烯酸和聚苯胺與炭黑的共混物電紡成3D獨立式納米纖維網，作為一種新型電極。通過擴展多孔電極上循環伏安法的最新理論來解釋界面雙層電容、歐姆電阻的非線性效應和寄生反應，作者定量研究了非法拉第以及期望和不期望的法拉第電流貢獻。結合實驗和理論研究，可以對所選電極材料有關vo2+/vo2+氧化還原反應的本征催化活性進行獨特的定量評估。

圖1.a）自立式初紡纖維復合電極的光學圖像，顯示了其機械柔性；由b）I組（PAN/PAA/CB）和c）II組（PAN/PAA/PANi/CB）制備的初紡納米纖維電極的SEM圖像。

圖2.由a1）I組（PAN/PAA/CB）和a2）II組（PAN/PAA/PANi/CB）制備的初紡納米纖維電極的STEM圖像。

圖3.PAN/PAA/CB和PAN/PAA/PANi/CB初紡納米纖維電極的a1）TGA和a2）TGA熱分析圖。

圖4.電紡納米纖維復合材料的拉曼光譜：a1）I組（PAN/PAA/CB）和a2）II組（PAN/PAA/PANi/CB）。

圖5.由PAN/PAA/CB和PAN/PAA/PANi/CB制成的初紡和碳化電紡纖維的高分辨率C1s和O1s X射線光電子能譜。

圖6.修改的Randles電路解釋了額外的寄生反應。

圖7.在2 mV s-1的掃描速率下，a1）I組（PAN/PAA/CB）和a2）II組（PAN/PAA/PANi/CB）電紡納米纖維用作電極的實驗（虛線）和模擬（實線）CV曲線。