本發(fā)明涉及全釩液流電池，具體涉及一種全釩液流電池電解液的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、全釩液流電池是一種新型的儲(chǔ)能電池，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、容量調(diào)節(jié)方便、安全性高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于太陽能、風(fēng)能等可再生能源和電網(wǎng)削峰填谷等規(guī)?；瘍?chǔ)能領(lǐng)域，是最有發(fā)展前景的儲(chǔ)能裝置之一。其中，電解液作為活性物質(zhì)的載體是全釩液流電池中最重要的組成部分之一，電解液的性能和濃度直接影響到電池的性能和能量密度，如何獲得高性能的釩電解液成為各國研究者競相研究的熱點(diǎn)。全釩液流電池的電解液的合成主要采用化學(xué)還原結(jié)合電解法。化學(xué)還原部分主要是以釩氧化物或其它釩鹽為原料，在一定濃度的硫酸溶液中加熱并加入還原劑(如s、so2等)使其溶解并還原為低價(jià)易溶的釩化合物，再結(jié)合電解裝置，制得一定濃度的釩電解液。但加入的還原劑會(huì)殘留在釩電解液中難以根除，影響釩電解液的純度和性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明以金屬鉛作為電解液制備過程中的添加劑和還原劑，通過化學(xué)還原結(jié)合電解法制備平均價(jià)態(tài)為3.5價(jià)釩離子硫酸溶液電解液，利用金屬鉛及其氧化產(chǎn)物硫酸鉛不溶于溶液的特點(diǎn)，避免了還原劑殘留帶來的問題，實(shí)現(xiàn)了一種操作簡單方便且成本較低的電解液制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明提供一種全釩液流電池電解液的制備方法，包括如下步驟：

4、在固體v2o5粉末與金屬鉛的混合物中加入濃硫酸混合，形成均勻分散的固溶物，并攪拌反應(yīng)，過濾后清液作為負(fù)極電解液進(jìn)行電解，在電解槽負(fù)極得到釩離子硫酸溶液電解液；其中，金屬鉛作為化學(xué)還原劑，利用其被氧化產(chǎn)物為硫酸鉛不溶于溶液的特點(diǎn)，減少電解液合成過程中的雜質(zhì)混入風(fēng)險(xiǎn)。

5、所述在電解槽負(fù)極得到釩離子硫酸溶液電解液，其中釩離子平均價(jià)態(tài)為3.5價(jià)。

6、所述混合、攪拌反應(yīng)的溫度為70℃-90℃，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為1h-4h。

7、所述v2o5粉末與金屬鉛的重量比為(10-20):1。

8、所述v2o5粉末、金屬鉛的混合物與濃硫酸的固液比為50g:(100-200)ml。

9、所述電解槽的正、負(fù)極均為鉛電極。

10、所述電解槽的電解電流為40ma/cm2-160ma/cm2。

11、所述電解槽中正極電解液為4mol/l-6mol/l的硫酸溶液，正、負(fù)極電解液體積相同。

12、所述電解槽的隔膜為nafion隔膜。

13、本發(fā)明還提供一種全釩液流電池電解液在全釩液流電池中的應(yīng)用，使用所述全釩液流電池電解液的制備方法配置全釩液流電池電解液。

14、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果：

15、1、本發(fā)明提出一種利用金屬鉛作為還原劑的化學(xué)法結(jié)合電解法制備全釩液流電池電解液的制備方法，該電解液為平均價(jià)態(tài)3.5價(jià)釩離子硫酸溶液，實(shí)現(xiàn)了操作簡單、方便且成本較低的電解液制備路線；

16、2、本發(fā)明使用難溶于硫酸的金屬鉛替代傳統(tǒng)的還原劑，可以保證還原劑金屬鉛不污染電解液；傳統(tǒng)還原劑反應(yīng)產(chǎn)物有水，致使釩離子濃度降低，而本發(fā)明反應(yīng)產(chǎn)物沒有水；

17、3、本發(fā)明采用化學(xué)和電解相結(jié)合的方法，解決了化學(xué)法制備濃度較低，電解法能耗過高的問題。

技術(shù)特征：

1.一種全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述在電解槽負(fù)極得到釩離子硫酸溶液電解液，其中釩離子平均價(jià)態(tài)為3.5價(jià)。

3.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述混合、攪拌反應(yīng)的溫度為70℃-90℃，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為1h-4h。

4.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述v2o5粉末與金屬鉛的重量比為(10-20):1。

5.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述v2o5粉末與金屬鉛的混合物與濃硫酸的固液比為50g:(100-200)ml。

6.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述電解槽的正、負(fù)極均為鉛電極。

7.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述電解槽的電解電流為40ma/cm2-160ma/cm2。

8.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述電解槽中正極電解液為4mol/l-6mol/l的硫酸溶液，正、負(fù)極電解液體積相同。

9.如權(quán)利要求1所述全釩液流電池電解液的制備方法，其特征在于，所述電解槽的隔膜為nafion隔膜。

10.一種全釩液流電池電解液在全釩液流電池中的應(yīng)用，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述全釩液流電池電解液的制備方法制得的電解液用于配置全釩液流電池電解液。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種全釩液流電池電解液的制備方法及其應(yīng)用，屬于全釩液流電池技術(shù)領(lǐng)域，全釩液流電池電解液的制備方法包括以下步驟：在固體V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;粉末與金屬鉛的混合物中加入濃硫酸混合，形成均勻分散的固溶物，并攪拌反應(yīng)，過濾后清液作為負(fù)極電解液進(jìn)行電解，在電解槽負(fù)極得到釩離子硫酸溶液；其中，金屬鉛作為化學(xué)還原劑，利用其被氧化產(chǎn)物為硫酸鉛不溶于溶液的特點(diǎn)，減少電解液合成過程中的雜質(zhì)混入風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)還原劑殘留帶來的問題，實(shí)現(xiàn)了一種操作簡單方便且成本較低的電解液制備方法。

技術(shù)研發(fā)人員：賴勤志
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北大學(xué)秦皇島分校
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6