导读
现代工业科技的进步，加快了化石燃料、煤炭等不可再生能源的消耗，这促使新能源的应用在全世界范围内得到越来越多的重视。然而，由于风能、太阳能等新能源发电的不连续和不稳定性，寻求大规模储能装置以平衡电网成为了迫切需求。其中化学电源是目前采用最多的储能系统。相比传统的二次电池，由于液流电池具有效率高、寿命长、维护简单、可快速大容量充放电等优势得到了广泛的研究关注。其中，全钒氧化还原液流电池（VRFB）除具有上述特点外，因其使用了同一种金属离子（钒），从而避免了电解液交叉污染的致命问题，理论上具有无限使用寿命，整体产业已经进入市场化初期阶段。随着大规模可再生能源应用和电力体制改革的深入，全钒液流电池将成为具有广泛应用前景的大规模储能系统。与其它储能系统不同的是，钒电池的活性物质是以液态形式存在于电解液中，因此电解液是钒电池能量存储和转化的核心。
电解液的黏度与钒电池的电池性能密切相关，降低电解液黏度可以增强传质能力，减小泵耗，提高能量效率；同时增大离子迁移速率，提高电解液的电导率，降低内阻；增强扩散速率，减小浓差极化，有效改善电解液电化学性能，提高氧化还原电对的反应速率，进而提高电池电压效率。另外由黏度得到的各种热力学参数能够直接反映溶液内部溶质-溶质、溶质-溶剂间相互作用、溶剂化、解离或缔合等状态，对于研究溶液性质、溶液内部相互作用的机理和溶液的微观结构等具有重要的意义，同时也是预测和计算溶液其它性质（如电导率）所必须的基础数据。
目前，对钒电池电解液黏度的系统研究还比较少。现有的黏度理论多数只适用于稀溶液，对于钒电池电解液这种高价的、存在离子对解离和缔合的高浓度复杂体系并不适用。对VOSO4水溶液二元 体系的研究是钒电池电解液（VOSO4+H2SO4+H2O三元或更复杂体系）研究的基础，因此本文基于低浓度VOSO4水溶液的研究结果，提出了可以预测高浓度电解质溶液黏度的半经验方程，计算了溶液活化能。本文的研究结果不仅在工业上对电解液组分的设计和泵的选择具有指导意义，而且此种半经验的黏度预测方法也是对高浓度、复杂溶液体系物化理论的重要补充。
摘要
在283.15～323.15 K温度范围内测量了0.5～3.0 mol/kg VOSO4水溶液的动力黏度和密度，计算了VOSO4水溶液的活化能。在Eyring液体黏度理论的基础上，提出了可以预测高浓度VOSO4水溶液黏度的半经验方程，并对实验值和计算值进行了比较，结果良好，平均相对偏差为0.3%。另外此种半经验方法也可以推广到其它电解质体系，同时也是对复杂溶液体系物化理论的重要补充。
文章目录及图文导读
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
1.1.1 试 剂
OSO4·nH2O（纯度³99%，二次重结晶，沈阳
海中天精细化工厂）；超纯水（电导率<0.5×10-5S/cm，
实验室自制）；氯化钡BaCl2·2H2O（分析纯，天津博迪化工股份有限公司），硫酸铜CuSO4·5H2O（分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司）。
1.1.2 实验仪器
数字密度计Anton Paar DMA 4500M，数字黏度计Anton Paar Lovis 2000 M，电子天平（BS-124S，德国赛多利斯），实验室专用超纯水机（WP-UPL- 100A，四川沃特尔科技发展有限公司）。
1.2 实验方法
利用重结晶后的VOSO4配制约3.2 mol/kg的VOSO4水溶液作为一级储液备用。采用BaSO4沉淀法对VOSO4一级储液的质量物质的量浓度进行准确标定。采用称量法对VOSO4一级储液进行稀释，配制一系列0.5～3.0 mol/kg的VOSO4水溶液样品，同时进行空气校正，所有待测溶液均为当天最新配制，并在测量前对溶液进行超声脱气处理。在283.15～323.15 K温度范围内，每5 K间隔，分别利用Anton Paar DMA 4500 M和Anton Paar Lovis 2000 M 测定VOSO4水溶液的密度和动力黏度。
2 结果与讨论
2.1 VOSO4水溶液的黏度
表1 不同质量物质的量浓度（m）的VOSO4水溶液在283.15～323.15 K的黏度
图1 VOSO4水溶液黏度三维图
2.2 VOSO4水溶液的活化能
图2 在指定浓度下lnη对1/T作图（0.5～3.0 mol/kg）
表2 lnη值及活化能实验值E和组合标准不确定度及其它拟合参数值
2.3 半经验法预测VOSO4水溶液的黏度
表3 ΔμE≠/RT，Δμ0≠1，Δμ0≠2及拟合参数相关值
表4 半经验方程预测VOSO4水溶液的黏度值
图3 VOSO4 水溶液黏度实验值ηexp对值预测ηpre作图
4 结论
在283.15～323.15 K范围内测量了0.5～ 3 mol/kg VOSO4水溶液的黏度和密度。结果表明VOSO4水溶液的黏度随温度升高而呈指数下降，随浓度增高而迅速增大。同时计算了VOSO4水溶液的活化能。在Eyring液体黏度的理论基础上，利用已有的液体流动活化自由能，提出了可以预测高浓度电解质溶液黏度的半经验方程，预测结果与实验值具有良好的一致性。同时此种半经验方法也可以推广应用于其它电解质体系。
