專利名稱：：一種釩電池溶液的制備或容量調(diào)節(jié)的方法及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及制備釩化合物溶液(V0S04、V2(S04)3、VS04或其任意兩種的混合)的電解方法及專用的一種電解裝置，電解方法和電解裝置可用于制備全釩液流電池電解質(zhì)溶液和恢復(fù)全釩液流電池系統(tǒng)的容量。
背景技術(shù)：
：全釩液流電池是一種新型的電能儲存裝置，其優(yōu)點(diǎn)是電池系統(tǒng)的輸出功率和儲能容量相互獨(dú)立，系統(tǒng)設(shè)計靈活；能量效率高，可達(dá)70~80%;蓄電容量大，可達(dá)百兆瓦時；電池的可靠性高，可深度放電達(dá)90%以上；啟動迅速；系統(tǒng)選址自由，不受地域限制；電池的大部分部件材料可循環(huán)使用，顯示了較大的成本優(yōu)勢；建設(shè)周期短，系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低；特別是具有運(yùn)行安全和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。由于在成本、效率和安全等方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，因而是大規(guī)模儲能技術(shù)的首選之一。全釩液流電池的正極溶液由釩的四價和五價化合物組成，負(fù)極溶液由釩的二價和三價化合物組成。電池反應(yīng)如下正極V02++H20;V02++2H++e負(fù)極V3++e丄V"電解質(zhì)溶液是全釩液流電池的活性物質(zhì)，不僅決定了電池系統(tǒng)的蓄電容量，而且電解質(zhì)溶液的穩(wěn)定性還可以影響電池運(yùn)行的耐久性。五氧化二釩是市場上比較便宜易得的釩的化合物，因此，利用五氧化二釩制備全釩液流電池用電解質(zhì)溶液是一種經(jīng)濟(jì)適用的方法。全釩液流電池的運(yùn)行過程中，有可能在電池的正極和負(fù)極發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致正、負(fù)極溶液中各種價態(tài)釩離子濃度的失衡，造成電池系統(tǒng)的容量衰減。例如，在電池的負(fù)極，溶液中的二價釩易被空氣中的氧氧化，使得二價釩化合物的濃度降低。此外，在電池的充電過程中，由于電極反應(yīng)的超電勢較大，往往在負(fù)極表面發(fā)生析氫反應(yīng)，使得用于還原三價釩的電量減少，即與在正極生成的五價釩相比，在負(fù)極生成的二價釩的量相對減少。這些副反應(yīng)均引起正極溶液中的五價釩相對增多，導(dǎo)致溶液失衡，引起電池容量下降。與其它電池不同的是，對于全釩液流電池，可以通過調(diào)節(jié)正、負(fù)極溶液中各價態(tài)釩離子的濃度，來恢復(fù)電池系統(tǒng)的容量。不難理解，對于全釩電池容量的調(diào)節(jié)通常可以釆用取出正極過剩的五價釩溶液，將其還原后補(bǔ)充至負(fù)極電解質(zhì)溶液中。還原五價釩化合物(如V205等)的方法包括化學(xué)方法和電化學(xué)方法。釆用化學(xué)方法容易在電解液中引入其它物質(zhì)，而電化學(xué)方法則基本不存在這樣的問題。中國專利CN1304640C公開了一種由三氧化二釩和五氧化二釩制備全釩液流電池電解質(zhì)溶液的方法先將三氧化二釩和五氧化二釩在硫酸溶液中混合，用化學(xué)法制得硫酸氧釩溶液。然后，將制得的硫酸氧釩溶液置于電解池的陰極，陽極釆用相同離子強(qiáng)度的硫酸鈉溶液，經(jīng)電解制得三價釩和四價釩各占50%的釩電池用溶液。該專利不涉及電解池的結(jié)構(gòu)及電解方法。中國專利CN1719655A公開了一種利用釩廠的釩液為原料制備釩電池溶液的方法先將釩液用S02還原得到四價釩，加入添加劑后置于電解池中電解，得到三四價各占50%的釩電池溶液。該專利不涉及電解池的結(jié)構(gòu)及電解方法。中國專利CN1502141A公開了用不對稱的釩電解槽制備釩溶液的方法先將粉碎后的五氧化二釩顆粒溶于硫酸，過濾后釆用若干個連續(xù)的電解槽進(jìn)行電解，將最后一個電解槽出來的溶液返回到溶解池中促進(jìn)五氧化二釩的溶解。該專利所公開的電解槽為管狀。管狀電解槽的內(nèi)壁附有一層碳墊作為陰極，置于管中心的金屬棒用作陽極。電解液流經(jīng)電解槽時，在電解槽中的陽極和陰極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。在陽極表面發(fā)生析氧反應(yīng)，在陰極表面發(fā)生釩離子的還原反應(yīng)。但是，由于陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)同時發(fā)生在同一個電解槽中，因此，在陰極表面生成的低價態(tài)的釩化合物有可能在陽極表面又被氧化成高價態(tài)釩化合物，這樣不但降低了電解效率，且較難得到純凈的釩化合物。此外，上述方法需要同時使用多個電解槽，且必需溶解池，過濾設(shè)備等，裝置較復(fù)雜
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種制備釩化合物溶液和調(diào)節(jié)全釩液流電池容量的電解方法及其專用裝置。本發(fā)明的主要目的1、提供一種釆用電解的方法利用高價態(tài)的釩化合物(如五氧化二釩或偏釩酸銨等)制備全釩液流電池的電解質(zhì)溶液方法；并利用該電解方法制備低價態(tài)的釩化合物，用于調(diào)節(jié)電池運(yùn)行過程中由于電池的正極溶液中五價釩的相對增多而引起的電池的容量下降。2、提供一種可實(shí)現(xiàn)上述電解方法的專用的電解裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明涉及的釩電池溶液的制備方法所釆用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液，支持電解質(zhì)的濃度為0.ImolL-^5molL-、可用作陽極電解液支持電解質(zhì)的包括無機(jī)鹽，如硫酸鹽、鹵化物等，無機(jī)酸，如硫酸、高氯酸、硝酸等，有機(jī)酸，如甲酸，乙酸等，有機(jī)鹽，如甲酸鈉，乙酸銨等，以及堿，如氫氧化鈉，氫氧化鉀等；陰極電解液為釩化合物的溶液或懸濁液，釩化合物中釩的價態(tài)為五價((V02)2S04)、四價(鶴4)、三價(V2(S04)3)、或五價與四價((V0》2S04和V0S04)的混合、或者為四價與三價(V0S04和V2(S04)3)的混合，釩的濃度為0.ImolL—^5molL—、所述的電解裝置是一種流動式連續(xù)電解裝置，通過強(qiáng)制對流的方式使陽極電解液和陰極電解液在維持其在連續(xù)液相的溫度和壓力下，循環(huán)流經(jīng)電解裝置的陽極和陰極，在陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生在陽極可使水分解生成氧氣和在陰極可使釩化合物還原的直流電，所述的電解裝置的陽極和陰極均是對酸和釩化合物惰性的導(dǎo)電多孔材料，陽極由具有催化析氧反應(yīng)活性的材料制成，陰極由具有催化釩離子還原活性的材料制成，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解池組陽極和陰極的陽極電解液和陰極電解液分別返回到陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐。所述陽極電解液儲8罐和陰極電解液儲罐上均分別設(shè)置有取樣口和液位計，用于取樣分析電解液中各價釩離子濃度。上述每個電解池模塊由2節(jié)或2節(jié)以上電解池單體組成，多個電解池單體通過壓濾機(jī)方式組裝成電解池模塊，施加于每個電解池單體上的直流電壓為1.0V~3.5V;施加于每個電解池單體的表觀電流密度為ImAcm—2~lAcnf2;電解液在每個電解池單體中的流速為0.1cms—'~10cms—1,優(yōu)選0.3cms—cms—、電解液溫度為(TC~90°C;電解池模塊的溶液入口與出口間的壓力差為0.01MPa~0.5MPa，優(yōu)選0.02MPa~0.1MPa。釆用強(qiáng)制對流的方法將釩溶液或懸濁液送入電解裝置的陰極進(jìn)行電解，控制電解電壓1.0V1.9V,進(jìn)行電解可制得四價釩溶液；控制電解電壓1.9V2.8V,進(jìn)行電解可制得三價釩溶液；控制電解電壓2.9V~3.5V,進(jìn)行電解可制得二價釩溶液；控制電解電量，即電解電流與電解時間的乘積，可制得含有特定比例的三價與四價釩的混合溶液。所制備的四價釩化合物(V0S04)可用作全釩電池的正極溶液，所制備的三價釩化合物(V2(S04)3)可用作全釩電池的負(fù)極溶液；或者由四價和三價釩化合物等摩爾量地按照1:1的比例組成的混合溶液(V0S04:V2(S04)3=1:l)可用作全釩液流電池的正、負(fù)極溶液。釆用本發(fā)明的電解裝置對釩電池容量進(jìn)行離線調(diào)節(jié)的方法，釆用上述電解裝置，包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液，支持電解質(zhì)的濃度為0.ImolL-^5molL-"，可用作陽極電解液支持電解質(zhì)的包括無機(jī)鹽，如硫酸鹽、卣化物等，無機(jī)酸，如硫酸、高氯酸、硝酸等，有機(jī)酸，如甲酸，乙酸等，有機(jī)鹽，如甲酸鈉，乙酸銨等，以及堿，如氫氧化鈉，氫氧化鉀等；以全釩電池的正極溶液為電解裝置中的陰極電解液，釆用恒流電解的方式，根據(jù)[(正極五價釩摩爾量*3+正極四價釩摩爾量)-(負(fù)極三價釩摩爾量+負(fù)極二價釩摩爾量*3)]x96500/單體節(jié)數(shù)(C)計算電解所需的電量，以上述計算電量為控制條件進(jìn)行恒流電解，將正極溶液中過剩的五價釩全部還原為四價釩，之后將電池的正、負(fù)極溶液混合，再平分，分別用作電池的正、負(fù)極溶液，即可將電池的容量恢復(fù)至電池運(yùn)行初始時的水平。釆用本發(fā)明的電解裝置對釩電池容量進(jìn)行在線調(diào)節(jié)的方法，釆用上述電解裝置，包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐(同全釩電池的正極溶液儲罐)、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液，支持電解質(zhì)的濃度為0.lmoir1501011/、可用作陽極電解液支持電解質(zhì)的包括無機(jī)鹽，如硫酸鹽、卣化物等，無機(jī)酸，如硫酸、高氯酸、硝酸等，有機(jī)酸，如甲酸，乙酸等，有機(jī)鹽，如甲酸鈉，乙酸銨等，以及堿，如氫氧化鈉，氫氧化鉀等；將電解裝置串聯(lián)在全釩液流電池正極溶液的出口與正極溶液儲罐之間，以全釩電池的正極溶液為電解裝置中的陰極電解液，以強(qiáng)制對流的方式，將從全釩液流電池的正極流出的含有釩化合物的溶液流過電解裝置的陰極，同時，釆用強(qiáng)制對流的方式，使儲存在電解裝置陽極電解液儲罐中的陽極電解液流過電解裝置的陽極，在所說的電解裝置的陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生可生成氧氣和可使釩化合物還原的直流電，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解裝置陰極的電解液返回全釩液流電池的正極溶液儲罐，流過電解裝置陽極的電解液返回電解裝置中的陽極電解液儲罐。本發(fā)明涉及的釩電池溶液的制備或容量調(diào)節(jié)的專用電解裝置，包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連。所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，電解池模塊之間的電路聯(lián)接方式是串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)混合，電解液在每個電解池模塊之間的分配方式是通過管路并聯(lián)或串并混聯(lián)；所述每個電解池模塊由2節(jié)或2節(jié)以上電解池單體組成,多個電解池單體通過壓濾機(jī)方式組裝成電解池模塊，在電解池模塊的兩端分別設(shè)置有端板；單體電解池之間的電路聯(lián)接方式為串聯(lián)、或并聯(lián)、或串并聯(lián)混合的連接方式；電解液在每個電解池單體之間的分配方式是通過管路并聯(lián)或串并混聯(lián)。所述的電解池單體之間的串聯(lián)可以通過雙極板實(shí)現(xiàn)，也可以用隔板將單體隔開，而在外電路連接實(shí)現(xiàn)；單體間的并聯(lián)可以通過共用陽極或陰極實(shí)現(xiàn)，也可以通過隔板隔開單體，在外電路實(shí)現(xiàn)連接。所述的電解池單體依次由陽極集流板、帶邊框的陽極、離子交換膜、帶邊框的陰極、陰極集流板串接而成，它們之間設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)密封的密封墊；陽極和陰極電極材料為鉑、鉭、銠、銥、鈦、鎳、鈮、不銹鋼、碳中的一種或一種以上材料的復(fù)合；陽極材料與陰極材料可以一致，也可以以相同，也可以不相同；所〉述電解池模塊。中電解池單體釆用的離子交換月P莫為陽離子交換膜或陰離子交換膜、或陰離子交換膜與陽離子交換膜交替使用。本發(fā)明提供一種制備各態(tài)釩化合物(V0S04、V2(S04)3、VS04或其相鄰兩種的混合)的電解裝置，制成的釩化合物可用作全釩液流電池的電解質(zhì)溶液，以及用于調(diào)節(jié)全釩液流電池系統(tǒng)的容量。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、陽極電解液和陰極電解液分別儲存，并且分別進(jìn)入電解池組的陽極和陰極，因此陽極反應(yīng)產(chǎn)物和陰極反應(yīng)產(chǎn)物可以完全分離，可以得到純凈的電解產(chǎn)物。2、電解池為流動式設(shè)計，反應(yīng)快，可連續(xù)操作。3、釆用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計靈活，組裝方便，可根據(jù)產(chǎn)量及電源的電壓、電流限制，進(jìn)行電解池模塊的優(yōu)化組合。4、電解池的陽極和陰極，以及陽極反應(yīng)腔和陰極反應(yīng)腔由離子交換膜隔離，離子交換膜只傳遞質(zhì)子，電解效率高。5、本發(fā)明電解裝置進(jìn)行電解可直接使用溶液或分散均勻的懸濁液，無需過濾裝置，設(shè)備簡單。6、電解產(chǎn)物多樣，可制備所需價態(tài)的釩化合物。利用本發(fā)明的電解裝置，通過控制電解的電壓或電解電量，可以制備四價(V0S04)、三價(V2(S04)3)和二價(VS04)釩化合物的溶液，或由特定比例的三、四價釩化合物組成的混合溶液(V0S04和V2(S04)3)，或由特定比例的二、三價釩化合物(VSO,和V2(S04)3)組成的混合溶液。7、本發(fā)明的電解裝置可以用于制備全釩液流電池的電解質(zhì)溶液?？芍苯訌母邇r態(tài)釩的化合物(VA或(V()2)2S04)制備全釩液流電池所需的電解質(zhì)溶液(VOS04和V2(S04)3各占50%)。8、本發(fā)明的電解裝置既可離線又可在線地調(diào)節(jié)全釩電池的系統(tǒng)容量。圖l由一個電解池模塊組成的電解裝置的示意圖；圖2由兩個電解池模塊組成的電解裝置的示意圖；圖3單體電解池的結(jié)構(gòu)；圖4多個電解池單體之間的串聯(lián)結(jié)構(gòu)a(釆用雙極板)；圖5多個電解池單體之間的串聯(lián)結(jié)構(gòu)b(釆用絕緣隔板)；圖6多個電解池單體之間的并聯(lián)結(jié)構(gòu)a(釆用共用極板)；圖7多個電解池單體之間的并聯(lián)結(jié)構(gòu)b(采用絕緣隔板)；圖8多個電解池單體之間的串、并混聯(lián)結(jié)構(gòu)；圖9在線恢復(fù)全釩液流電池系統(tǒng)容量的裝置示意圖10釆用在線恢復(fù)技術(shù)全釩電池運(yùn)行1000小時(約400次循環(huán))容量附圖中標(biāo)識l-端板；2-端集流板；3-電解池單體；4-泵；5-管路；6-陽極電解液儲罐；7-陰極電解液儲罐；8-攪拌器；9-電解池模塊；10-離子交換膜；11-墊片；12-陽極集流板；13-陰極集流板；14-帶邊框的陽極(14a-陽極；14b-邊框)；15-帶邊框的陰極(14a-陰極；14b-邊框)；16-雙極板；17-導(dǎo)線；18-絕緣隔板；19-電池；20-電池正極溶液儲罐；21-電池負(fù)極溶液儲罐；22-閥；23-取樣口；24-液位計；A-陽極電解液入口；B-陽極電解液出口；C-陰極電解液入口；D-陰極電解液出口。具體實(shí)施方式釆用一種流動式電解裝置，通過強(qiáng)制對流方法使陽極電解液和陰極電解液在維持其在連續(xù)液相的溫度和壓力下，循環(huán)流經(jīng)電解裝置的陽極和陰極，在陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生可使陽極水分解生成氧氣和可使陰極釩化合物還原的直流電，所述的電解裝置的陽極和陰極均是對酸和釩化合物惰性的導(dǎo)電多孔材料，陽極由具有催化析氧反應(yīng)活性的材料制成，陰極由具有催化釩離子還原活性的材料制成，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解池組陽極和陰極的陽極電解液和陰極電解液分別返回到陽:述電;裝置可由二個或^個電解池模塊組成(如圖l和2所示)。多個電解池模塊之間的電解液輸送管路釆用并聯(lián)或串并混聯(lián)方式，但優(yōu)選為并聯(lián)管路(如圖2所示)。電解池模塊之間的電路連接可以是串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)，可根據(jù)需要的電解電壓或電流來靈活設(shè)計。陽極電解液和陰極電解液分別儲存在儲罐6和7中，由泵4驅(qū)動分別進(jìn)入電解池模塊的陽極和陰極電解液入口，反應(yīng)后，流回各自的儲罐中。電解過程中可以通過取樣口23取出少量溶液進(jìn)行電位滴定，確定電解液的組成和和各種價態(tài)釩離子的濃度。通過液位計24可以讀取電解液儲罐內(nèi)的溶液體積。每個電解池模塊由2節(jié)或2節(jié)以上的電解池單體按壓濾機(jī)方式組裝而成，兩側(cè)有端板1和端集流板2，電解池模塊中的每個電解池單體均由陽極集流板12、帶邊框的陽極14、離子交換膜IO、帶邊框的陰極15、陰極集流板13和密封墊11組成(如圖3所示)。離子交換膜IO位于帶邊框的陽極14和帶邊框的陰極15之間，陽極14a、陰極15a位于邊框14b、15b之內(nèi)。邊框14b、15b與離子交換膜10之間，以及邊框14b、15b與集流板12、13之間通過墊片11實(shí)現(xiàn)密封。陽極電解質(zhì)溶液和陰極電解質(zhì)溶液進(jìn)入電解槽后，分別流經(jīng)電極14a、15a的表面，分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，然后分別流回各自的電解液儲罐。電解池單體中的陽極和陰極均為多孔電極或網(wǎng)狀電極，孔隙率為5%-95%，電極材料可以是鉑、鈀、銠、銥、鈦、鎳、鈮、不銹鋼、碳中的一種或幾種材料的復(fù)合。陽極由具有較低析氧超電勢且耐酸的材料職稱，陰極是可催化釩還原的耐酸電極或惰性電極。陽極材料與陰極材料可以一致，也可以不一致。陽極表觀面積與陰極表觀面積可以相同，也可以不相同。多個電解池單體構(gòu)成電解池模塊，電解池單體之間的電路聯(lián)接可以是串聯(lián)(如圖4和5所示)，或并聯(lián)(如圖6和7所示)，或串、并聯(lián)混合的連接方式(如圖8所示)。電解池單體之間的串聯(lián)可以通過在相鄰兩個電解池單體之間使用雙極板16來實(shí)現(xiàn)(如圖4所示)，也可以釆用絕緣隔板18將陽極集流板12與陰極集流板13隔開，再在外電路用導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)串聯(lián)(如圖5所示)。圖4中，雙極板16既是電池I的陰極集流板，同時也是電池II的陽極集流板，而雙極板16'則既是電池n的陽極集流板，同時又是電池m的陰極集流板。釆用雙極板的好處是降低了陽極集流板和陰極集流板的用量，降低成本的同時也降低了密封難度。但如果電解池單體中的陽極集流板和陰極集流板必須釆用不同材料，則不能使用雙極板，此時可使用絕緣隔板18將相鄰兩個電解池單體分隔，用導(dǎo)線17將其中一個電解池的陽極極板與另一個電解池的陰極極板相連，實(shí)現(xiàn)多個電解池單體的串聯(lián)。如圖5所示，電池I的陰極集流板13與電池II的陽極集流板12，之間用絕緣隔板18隔開，但在外電路由導(dǎo)線17連接，實(shí)現(xiàn)了電池I與電池II的串聯(lián)。需要說明的是，當(dāng)電解池的陰極集流板和陽極集流板可以使用相同材料時，應(yīng)優(yōu)選雙極板結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。電解池單體之間的并聯(lián)可通過使用共用的陽極集流板和陰極集流板來實(shí)現(xiàn)(如圖6所示)；也可以釆用共用陽極集流板而將相鄰兩個單體電解池的陰極集流板用絕緣材料分隔(如圖7所示)，或釆用共用陰極集流板而將相鄰兩個單體電解池的陽極集流板用絕緣材料分隔;上述方法中，電解池單體間的并聯(lián)均通過外電路的導(dǎo)線連接來實(shí)現(xiàn)。如圖6所示，電解池I、11、III和IV為全并聯(lián)結(jié)構(gòu)；其中電解池I與電解池II共用一個陽極集流板12,電解池in與電解池iv共用一個陽極集流板i2，，而電解池n與電解池in則共用一個陰極集流板13'。在外電路用導(dǎo)線17將所有的陽極集流板12,12，相連，用導(dǎo)線17'將所有的陰極集流板13、13'、13"相連，實(shí)現(xiàn)了多個單體電解池的并聯(lián)。如圖7所示，釆用絕緣隔板的方式實(shí)現(xiàn)四個單體電解池I、II、III和IV的并聯(lián)，其中電解池I與電解池II共用一個陽極集流板12,電解池ni與電解池iv共用一個陽極集流板12',電解池n的陰極集流板13，與電解池III的陰極集流板13"之間用絕緣隔板18分隔。在外電路用導(dǎo)線17將所有的陽極集流板12,12'相連，用導(dǎo)線17'將所有的陰極集流板13、13，、13"、13，"相連，實(shí)現(xiàn)了多節(jié)單體電解池的并聯(lián)。14然而，如圖7所示的釆用絕緣隔板的并聯(lián)結(jié)構(gòu)不僅增加了電解池的厚度，同時還增加了密封材料的數(shù)量。按圖7所示方法組裝的電解池模塊，雖然電解池i和n以及電解池m和iv為并聯(lián)組，但只需改變外電路的連接方式，即可實(shí)現(xiàn)兩個并聯(lián)組之間的串聯(lián)或并聯(lián)。如圖8所示，電解池單體之間的組裝結(jié)構(gòu)與圖7所示相同，但在外電路中將電解池i、n并聯(lián)組的陽極集流板i2引出，將陰極集流板13、13，與電解池ni、iv并聯(lián)組的陽極集流板12，相連，再將電池ni、iv并聯(lián)組的陰極集流板13"、13'''引出，即可實(shí)現(xiàn)兩個并聯(lián)組之間的串聯(lián)。由此可見，若需變換若干個并聯(lián)組之間的串、并聯(lián)方式，則應(yīng)優(yōu)選如圖7所示的釆用絕緣隔板的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的電解池模塊由多個電解池單體組成，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行全串聯(lián)或全并聯(lián)連接，同時也可以若干節(jié)并聯(lián)后再進(jìn)行串聯(lián)。本發(fā)明的電解池組釆用模塊結(jié)構(gòu)，既可以單獨(dú)使用一個模塊，也可以多個模塊并聯(lián)或串聯(lián)后使用。因此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以方便地配合產(chǎn)量的需要進(jìn)行靈活設(shè)計和組電解池模塊中電解質(zhì)溶液在電解池單體之間的分配方式可以是并聯(lián)，也可以是串、并混聯(lián)。釆用并聯(lián)方式可以有效地減小流體傳輸中的阻力，因此通常優(yōu)選并聯(lián)方式進(jìn)液。在特殊情況下也可釆用串、并混聯(lián)的方式。本專利給出了采用并聯(lián)方式進(jìn)行溶液分配的示意圖，未給出串、并混聯(lián)方式的示意圖。電解時施加在每節(jié)電解池單體上的平均電壓為1.0V~3.5V。若生產(chǎn)四價釩溶液，應(yīng)控制電壓為1.0V1.9V;若生產(chǎn)三價釩溶液，應(yīng)控制電壓為1.9V2.8V;若需生產(chǎn)二價釩溶液，則電壓應(yīng)控制在2.9V~3.5V;還可根據(jù)電量控制生產(chǎn)三價釩和四價釩各占50%的釩電池溶液，施加與電解池單體上的表觀電流密度為lmAcm—2~1Acm—2。另外，陽極的表觀面積可以與陰極表觀面積一致，也可以不一致。電解時電解液在每個電解池單體中的流速為0.1cms—1~10cms—1,優(yōu)選0.3cms—1~2eras-1;電解液溫度為0°C~90°C。電解過程中可隨時取樣檢測電解液中各價態(tài)釩離子的濃度。釆用本發(fā)明的電解裝置可以直接對分散均勻的釩化合物的懸濁液進(jìn)行電解，無需釆用過濾裝置。采用攪拌器8將懸濁液分散均勻，即可直接進(jìn)入電解池進(jìn)行電解處理，不會造成流道的堵塞，給生產(chǎn)帶來極大便利(如圖l和2所示)。釆用本發(fā)明的電解裝置及方法可以生產(chǎn)用作全釩液流電池的電解質(zhì)溶液。以五氧化二釩為原料，利用攪拌器將其均勻地分散在硫酸溶液中。利用泵將制成的懸濁液送入電解裝置的陰極。陽極電解液用硫酸的水溶液。利用ImAcm—2~lAcm—2的電流進(jìn)行電解，控制電壓的范圍為1.0V~1.9V,可得到四價釩的溶液。制成的四價釩溶液可用作全釩液流電池的正極溶液。若控制電解電壓為1.9V~2.8V，則制得三價釩的溶液，可用作全釩液流電池的負(fù)極溶液。此外，還可以通過控制電解電量(即電解電流與電解時間的乘積)，可以使得制成的溶液中含有三價與四價釩各占50%的電解質(zhì)溶液(即相當(dāng)于釩化合價為3.5)。將制成的電解質(zhì)溶液按等體積分配，分別用作全釩電池的正、負(fù)極溶液。全釩液流電池長期運(yùn)行后，由于析氫等副反應(yīng)，造成正極溶液中五價釩過剩，而負(fù)極溶液二價釩相對不足，造成系統(tǒng)容量衰減。本發(fā)明的電解裝置可以用于離線調(diào)節(jié)全釩液流電池電解質(zhì)溶液中各價態(tài)釩離子的濃度，恢復(fù)系統(tǒng)的容量。具體方法如下首先測量電池正、負(fù)極溶液中各價態(tài)釩離子的濃度，根據(jù)溶液的體積可計算出各價態(tài)釩離子的摩爾數(shù)。根據(jù)公式[(五價釩摩爾量*3+四價釩摩爾量)-(三價釩摩爾量+二價釩摩爾量*3)]x96500/單體節(jié)數(shù)(C),可計算電解所需的電量。用本發(fā)明的電解裝置對充電后的正極溶液進(jìn)行電解(電化學(xué)還原)處理，至將正極溶液中過剩的五價釩全部還原為四價釩；再將正、負(fù)極溶液充分混合后平分，分別用作電池的正極和負(fù)極溶液。釆用上述方法可將電池的容量恢復(fù)至運(yùn)行初始時的水平。除釆用上述離線方法外，應(yīng)用本發(fā)明的電解裝置還可以實(shí)現(xiàn)全釩液流電池容量的在線調(diào)節(jié)，具體方法首先取樣、分析并計算得出電池系統(tǒng)中五價釩的過剩量。按照圖9所示，將本發(fā)明的電解裝置串聯(lián)在全釩液流電池正極溶液的出口與電池正極溶液儲罐之間，使電池的正極溶液流經(jīng)電解裝置的陰極后再循環(huán)回電池正極溶液儲罐中。根據(jù)上述公式計算的電量，在電池充電的末期，將圖9中的閥22打開，使電池的正極溶液進(jìn)入電解裝置的陰極，同時在電解裝置的陽極和陰極間施加一可使五價釩還原為四價釩的電解電壓。經(jīng)電解裝置還原處理的溶液返回釩電池的正極溶液儲罐。當(dāng)過量的五價釩全部被還原為四價釩后，關(guān)閉閥22及電解裝置。在此過程1中電池可正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在線地恢復(fù)容量。實(shí)施例1釆用本發(fā)明所述的電解裝置，電解池單體內(nèi)電解液流速為O.lcms-、電解時溫度(TC，電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.OlMPa，電解池結(jié)構(gòu)如下電解池節(jié)數(shù)2節(jié)溶液分配串聯(lián)電路連接方式串聯(lián)(圖4結(jié)構(gòu))陽極不銹鋼網(wǎng)面積100cm2膜陰離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板石墨板陰極集流板石墨板端板PVC釩溶液濃度1.35molL—、其中五價釩1.33molL—、四價釩0.2molL—取15L釩溶液置于電解池陰極，正極放置0.3molL—i乙酸銨溶液15L，先釆用20mAcm—2恒流電解，充電至電解池端電壓2.4V，后換成lmAcm-2充至2.4V。電解后分析釩溶液濃度為1.30molL—\其中四價釩0.05molL—,三價釩1.25molL—'。實(shí)施例2釆用本發(fā)明所述的電解裝置，電解池單體內(nèi)電解液流速為5cms-、電解液溫度約為5(TC,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.3MPa,電解池結(jié)構(gòu)如下電解池節(jié)數(shù)12節(jié)溶液分配串并混聯(lián)電路連接方式串聯(lián)(圖5結(jié)構(gòu))隔板PVC板面積2000cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鎳板陰極集流板石墨板端板電木釩溶液濃度4.9molL—1，其中五價釩0.OlmolL—、四價釩4.89moll/1,取200L釩溶液置于電解池陰極，正極加入0.5moll/硝酸鈉溶液200L，先釆用lOOmAcm—2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓2.6V，后換成10mAcoT2充至2.6V。電解后分析釩溶液濃度為4.5molL—、三價釩濃度為4.46moll/1,四價釩濃度為0.02raolL—1。實(shí)施例3釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為2cms—、電解液溫度為40'C,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.lMPa，電解池結(jié)構(gòu)如下電解池節(jié)數(shù)12節(jié)溶液分配并聯(lián)電路連接方式并聯(lián)(圖6結(jié)構(gòu))泡沬鈥面積陽極300cm2膜陰離子交換膜邊框聚四氟乙烯墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板鈦板500cm2端板電木板釩溶液濃度0.11molL—、其中五價釩0.ImolL—、四價釩0.01molL、取20L釩溶液置于電解池陰極，正極加入5molL—'氫氧化鈉溶液20L，先釆用80mAcm-2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓2.8V,后換成40mAcm—2充至3.2V(陰極通入氮?dú)獗Ｗo(hù))。電解后分析釩溶液濃度為0.10molL-1,其中三價釩O.01molL—\二價釩0.09molL-1。實(shí)施例4釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為lOcms-\電解液溫度約為3(TC,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.5MPa,電解池結(jié)構(gòu)如下電解池節(jié)數(shù)6節(jié)溶液分配并聯(lián)電路連接方式每兩節(jié)串聯(lián)為一個組，每組之間并聯(lián)(圖8結(jié)構(gòu))陽極鈥網(wǎng)面積陽極1000cm2,陰極900cm2膜陽離子交換膜邊框聚丙烯墊片硅橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板PVC釩溶液濃度1.4molL—1，其中五價釩1.37molL—、四價釩0.03mo11/1，取50L釩溶液置于電解池陰極，正極加入0.ImolL—1甲酸溶液50L，先釆用1Acm—2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓3V，后換成20mAcm—2充至3.5V(陰極通入氮?dú)獗Ｗo(hù))。電解后分析釩溶液濃度為1.2molL—、全部為二價釩。釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為1.5cms-\電解液溫度為9(TC,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.2MPa,電解池結(jié)實(shí)施例519構(gòu)如下電解池節(jié)數(shù)24個溶液分配并聯(lián)電路連接方式每兩節(jié)并聯(lián)為一組，每組之間串聯(lián)(圖8結(jié)構(gòu))隔板PVC板陽極鎳網(wǎng)陰極碳?xì)置娣e2500cm2膜陽離子交換膜與陰離子交換膜交替，每個并聯(lián)組內(nèi)有一張陽離子膜與一張陰離子膜邊框PVC墊片三元乙丙橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板電木板釩溶液濃度2.OmolL—\全部為四價釩，取500L釩溶液置于電解池陰極，正極放0.5molL-工硫酸溶液500L,先釆用80mAcnf2恒流電解，控制電解電量為500x2.0/2x96500/24=2x106C。電解后分析釩溶液濃度為1.71molL—、其中三價釩0.85molL—\四價釩0.86molL—1,此釩溶液可直接用作釩電池正負(fù)極溶液。實(shí)施例6釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為1.lcms-、電解液溫度為70°C,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.04MPa，電解池結(jié)構(gòu)如下電解池模塊2個每個模塊電解池節(jié)數(shù)10節(jié)模塊內(nèi)溶液分配并聯(lián)模塊間溶液分配串聯(lián)模塊內(nèi)電解池電路連接方式串聯(lián)模塊間電路連接并聯(lián)陰極碳?xì)置娣e5600cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板電木板釩溶液濃度1.4molL—、其中五價釩0.8molL—、四價釩0.6molL—'，取220L釩溶液置于電解池陰極，正極加入4molL—工高氯酸溶液220L,先釆用600niAcnf2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓1.8V，后換成40mAcm-2充至1.8V。電解后分析釩溶液濃度為1.28molL—、全部為四價釩1.27molL—1實(shí)施例7釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為6cms-\電解時溫度為10。C，電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.4MPa，電解池結(jié)構(gòu)如下電解池模塊4個每個模塊電解池節(jié)數(shù)15節(jié)模塊內(nèi)溶液分配并聯(lián)模塊間溶液分配并聯(lián)模塊內(nèi)電解池電路連接方式串聯(lián)模塊間電路連接串聯(lián)隔板PVC紙面積2800cm2膜陰離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板PVC釩溶液濃度1.56mo11/1,其中四價釩1.39niolL—、五價釩0.17molL—\取800L釩溶液置于電解池陰極，正極放0.5molL—i硫酸鈉溶液800L，先釆用800mAcm—2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓2.6V，后換成80mAcm—2充至2.8V。電解后分析釩溶液濃度為1.43molL—、全部為三價釩。實(shí)施例8釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為1.2cms-、電解液溫度約為8(TC,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.06MPa，電解池結(jié)構(gòu)如下電解池模塊8個每個模塊電解池節(jié)數(shù)6節(jié)模塊內(nèi)溶液分配串聯(lián)模塊間溶液分配并聯(lián)模塊內(nèi)電解池電路連接方式并聯(lián)模塊間電，連接串聯(lián)面積600cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈥板陰極集流板鈦板端板PVC釩溶液濃度1.4molL-1，其中三價釩1.37molL—1，四價釩0.02molL—取160L釩溶液置于電解池陰極，正極放lmolL—i硫酸溶液160L,恒流電解，控制電量為160x(0.02x2+1.37/2)*96500/48=2.33x106C(陰極通入氮?dú)獗Ｗo(hù))。電解后分析釩溶液濃度為1.35molL-、其中三價釩0.68raolL-1,二價釩0.67molL—'。22實(shí)施例9釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為6cms—\電解液溫度為25'C，電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.3MPa,電解池結(jié)構(gòu)如下電解池模塊2個每個模塊電解池節(jié)數(shù)6節(jié)模塊內(nèi)溶液分配串聯(lián)模塊間溶液分配串聯(lián)模塊內(nèi)電解池電路連接方式串聯(lián)模塊間電路連接并聯(lián)面積400cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板PVC釩溶液濃度2.5molL—1,其中四價釩2.49molL—\五價釩0.OlmolL—'，取22L釩溶液置于電解池陰極，正極放0.5molL—硫酸溶液22L，先釆用1Acra—2恒流電解，充電至電解池單節(jié)平均電壓2.9V,后換成80mAcm-2充至2.9V(陰極通入氮?dú)獗Ｗo(hù))。電解后分析釩溶液濃度為2.08molL-、其中二價釩2.04molL—\三價釩0.04molL—、實(shí)施例10釆用本發(fā)明所述的電解池，電解池單體內(nèi)電解液流速為8cms—\電解液溫度為80。C,電解池模塊的溶液入口與出口壓力差為0.2MPa,電解池結(jié)構(gòu)如下電解池模塊9個每個模塊電解池節(jié)數(shù)12節(jié)模塊內(nèi)溶液分配并聯(lián)模塊間溶液分配并聯(lián)模塊內(nèi)電解池電路連接方式串聯(lián)模塊間電路連接三個模塊串聯(lián)組成一組，三組之間并聯(lián)陽極鈥網(wǎng)面積200cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板石墨板端板PVC陽極加入0.5molL—i硫酸溶液45L，陰極加入4.5raolL—、充酸45L，加入9kg五氧化二釩粉末，在不斷攪拌使其成為均勻的懸濁液的條件下進(jìn)入電解池模塊，釆用800mAcm—2恒流電解，充電至電解池平均單節(jié)電壓1.8V,后改用80mAcm-2電解至平均單節(jié)電壓為1.8V。電解后分析釩溶液濃度為2.OmolL-、全部為四價釩，陰極電解液體積為48.3L。繼續(xù)釆用恒流電解，制備三價四價各占50%的釩溶液，控制電解電量應(yīng)為48.3x2.0/2x96500/108=4.3x104C，分析其濃度，釩溶液濃度為1.7mo11/1,其中三價釩O.85molL-、四價釩0.85molL—\元素分析法檢測電解法制備的釩溶液與配制的硫酸氧釩溶液中的元素，如表l。用此法制得的電解質(zhì)溶液在單電池上充放電實(shí)驗電池面積50cnf2膜陽離子交換膜電極碳?xì)蛛娊赓|(zhì)溶液體積60mL充電上限1.7V放電下限IV電流效率955%電壓效率887%能量效率8470/<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>(1#是購買的硫酸氧釩配制的溶液；2#電解法制得的釩溶液)實(shí)施例11電解池節(jié)數(shù)12節(jié)連接方式每2節(jié)并聯(lián)為一組，每組串聯(lián)隔板材料PVC紙陽極鈥網(wǎng)單節(jié)面積400cm2膜陽離子交換膜邊框PVC墊片氟橡膠陽極集流板鈦板陰極集流板鈦板端板PVC陽極加入0.5molL—、克酸溶液15L，陰極加入4.5molL—'硫酸15L，加入1.3kg五氧化二釩粉末和0.8kg三氧化二釩粉末，在不斷攪拌使其成為均勻的懸濁液的條件下進(jìn)入電解池，采用40mAcm—2恒流電解，充電至電解池平均單節(jié)電壓1.8V，分析得到四價釩濃度為1.44molL、體積17L,制備三價四價各占50%的釩溶液，控制電量應(yīng)為1.44x17/2x96500/12=105C，電解后分析釩溶液濃度為1.42rao11/1，其中三價釩0.7molL一1,四價釩0.72圖1L-、用此法制得的電解質(zhì)溶液在單電池上充放電實(shí)驗，實(shí)驗條件同實(shí)施例10,電池電流效率95.5%,電壓效率88.6%，能量效率84.6%將在此過程中制得的四價釩溶液作為釩電池正極溶液，實(shí)施例7中制得的三價釩溶液作為釩電池的負(fù)極溶液，實(shí)驗條件同實(shí)施例10，電池電流效率95.8%,電壓效率88.8%，能量效率85.1%。實(shí)施例12lkW全釩液流電池系統(tǒng)，初始時電池正負(fù)極電解液體積均為20L,價態(tài)為3.5價(即三價與四價各占50%)，總濃度均為1.5molL-、其中三價濃度和四價濃度均為0.75molL—、初始時電池放電容量45Ah,系統(tǒng)運(yùn)行400次循環(huán)后，容量降至35Ah,分析系統(tǒng)中各價釩含量，二價釩為12mol,三價釩為14mol,四價釩為14mol，五價釩為20mol,釆用實(shí)施例11中的電解池模塊，應(yīng)控制電解電量為(21x3+14—14—11x3)x96500/12=2.4x105C，才可將五價過剩五價全部轉(zhuǎn)化成四價，將充電后的正極電解液進(jìn)入實(shí)施例11中的電解池模塊的陰極，陽極釆用0.5molL-'硫酸，電解后將正負(fù)極電解液互混平分，測得正極三價釩14.9mol,四價釩15.1mol，負(fù)極三價釩14.9mol,四價釩15.lmol。電池運(yùn)行后放電容量恢復(fù)至44.8Ah。實(shí)施例13lkW全釩液流電池系統(tǒng)，初始時電池正負(fù)極電解液體積均為20L,價態(tài)為3.5價(即三價與四價各占50%)，總濃度均為1.5raolL—、其中三價濃度和四價濃度均為0.75raolL-、初始時電池放電容量45Ah，釆用圖9的方式將實(shí)施例9中的電解池模塊串聯(lián)在電池正極電解液出口與正極電解液儲罐中。當(dāng)電池容量降低超過3%時，開啟電解裝置，根據(jù)實(shí)施例12中的方法，在釩電池充電末期，分析各價釩含量后計算電解所需電量，電解過程中電池正常運(yùn)行。按此方法在線恢復(fù)全釩液流電池系統(tǒng)容量，電池運(yùn)行近1000小時，約400個循環(huán)后，容量衰減小于3%，如圖10所示。2權(quán)利要求1.一種釩電池溶液的制備方法，其特征在于其所采用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液；陰極電解液為釩化合物的溶液或懸濁液，釩化合物中釩的價態(tài)為五價(V5+)、四價(V4+)、三價(V3+)、或五價與四價(V5+和V4+的混合、或者為四價與三價(V4+和V3+)的混合；所述的電解裝置是一種流動式連續(xù)電解裝置，通過強(qiáng)制對流的方式使陽極電解液和陰極電解液在維持其在連續(xù)液相的溫度和壓力下，循環(huán)流經(jīng)電解裝置的陽極和陰極，在陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生在陽極可使水分解生成氧氣和在陰極可使釩化合物還原的直流電，所述的電解裝置的陽極和陰極均是對酸和釩化合物惰性的導(dǎo)電多孔材料，陽極由具有催化析氧反應(yīng)活性的材料制成，陰極由具有催化釩離子還原活性的材料制成，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解池組陽極和陰極的陽極電解液和陰極電解液分別返回到陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐。2.按照權(quán)利要求l所述方法，其特征在于所述每個電解池模塊由2節(jié)或2節(jié)以上電解池單體組成，多個電解池單體通過壓濾機(jī)方式組裝成電解池模塊，施加于每個電解池單體上的直流電壓為1.0V~3.5V;施加于每個電解池單體的表觀電流密度為1mAcm-2~1Acm-2;電解液在每個電解池單體中的流速為0.1cms-1~10cms-、電解液溫度為(TC9(TC;電解池模塊的溶液入口與出口間的壓力差為0.01MPa~0.5MPa.,釆用強(qiáng)制對流的方法將釩化合物的溶液或懸濁液送入電解裝置的陰極，釩的濃度為0.ImolL-^5molL-、釆用強(qiáng)制對流的方法將陽極電解液，支持電解質(zhì)的濃度為0.lmolL-'5molL-、送入電解裝置的陽極；控制電解電壓1.0V-1.9V，進(jìn)行電解制得四價釩溶液；控制電解電壓1.9V~2.8V，進(jìn)行電解制得三價釩溶液；控制電解電壓2.9V~3.5V，進(jìn)行電解制得二價釩溶液；控制電解電量，即電解電流與電解時間的乘積，制得含有特定比例的三價與四價釩的混合溶液。3.按照權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所述電解液在每個電解池單體中的流速為0.3cms—cms-1;電解池模塊的溶液入口與出口間的壓力差為0.02MPa~0.1MPa;陽極電解液為硫酸溶液或硫酸鹽溶液，濃度為0.lmolL—15molL—i。4.一種釩電池容量離線調(diào)節(jié)的方法，其特征在于其所釆用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液，支持電解質(zhì)的濃度為0.1mo11/15molL-、以全釩電池的正極溶液為電解裝置中的陰極電解液，釆用恒流電解的方式，控制電解電量將正極溶液中過剩的五價釩全部還原為四價釩，之后將電池的正、負(fù)極溶液混合，再平分，分別用作電池的正、負(fù)極溶液，即可將電池的容量恢復(fù)至電池運(yùn)行初始時的水平。5.按照權(quán)利要求4所述的釩電池容量離線調(diào)節(jié)的方法，其特征在于所述的恒流電解方式，根據(jù)[(正極五價釩摩爾量*3+正極四價釩摩爾量)_(負(fù)極三價釩摩爾量+負(fù)極二價釩摩爾量*3)]x96500/單體節(jié)數(shù)(C)計算電解所需的電量，以電量為控制條件進(jìn)行恒電流電解。6.—種釩電池容量在線調(diào)節(jié)的方法，其特征在于其所釆用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、將釩電池的正極溶液儲罐作為陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連；所述電解裝置中的陽極電解液為含有支持電解質(zhì)的水溶液，支持電解質(zhì)的濃度為0.ImolL-'~5molL—"，將電解裝置串聯(lián)在全釩液流電池正極溶液的出口與正極溶液儲罐之間，以全釩電池的正極溶液為電解裝置中的陰極電解液，以強(qiáng)制對流的方式，將從全釩液流電池的正極流出的含有釩化合物的溶液流過電解裝置的陰極，同時，釆用強(qiáng)制對流的方式，將儲存在電解裝置陽極電解液儲罐中的陽極電解液流過電解裝置的陽極，在所說的電解裝置的陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生可生成氧氣和可使釩化合物還原的直流電，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解裝置陰極的電解液返回全釩液流電池的正極溶液儲罐，流過電解裝置陽極的電解液返回電解裝置中的陽極電解液儲罐。7.—種釩電池溶液的制備或容量調(diào)節(jié)的電解裝置，其特征在于包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，所述電解池組由1個或1個以上的電解池模塊組成，陽極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陽極電解液入口相連，電解池模塊的陽極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陽極電解液儲罐相連；陰極電解液儲罐經(jīng)泵通過液體輸送管路與電解池模塊的陰極電解液入口相連，電解池模塊的陰極電解液出口經(jīng)液體輸送管路與陰極電解液儲罐相連。8.按照權(quán)利要求7所述電解裝置，其特征在于所述電解池組由l個或l個以上的電解池模塊組成，電解池模塊之間的電路聯(lián)接方式是串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)混合，電解液在每個電解池模塊之間的分配方式是通過管路并聯(lián)或串并混聯(lián)；所述每個電解池模塊由2節(jié)或2節(jié)以上電解池單體組成，多個電解池單體通過壓濾機(jī)方式組裝成電解池模塊，在電解池模塊的兩端分別設(shè)置有端板；單體電解池之間的電路聯(lián)接方式為串聯(lián)、或并聯(lián)、或串并聯(lián)混合的連接方式；電解液在每個電解池單體之間的分配方式是通過管路并聯(lián)或串并混聯(lián)。9.按照權(quán)利要求8所述電解裝置，其特征在于所述的電解池單陰極集流板串接而成，它們之間設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)密封的密封墊；陽極和陰極電極材料為鉑、鉭、銠、銥、鈦、鎳、鈮、不銹鋼、碳中的一種或一種以上材料的復(fù)合；陽極材料與陰極材料可以一致，也可以不一致；陽極和陰極的孔隙率為5%~95%,陽極與陰極的表觀電極面積可以相同，也可以不相同；所述電解池模塊中電解池單體釆用的離子交換膜為陽離子交換膜或陰離子交換膜、或陰離子交換膜與陽離子交換膜交替使用。全文摘要一種釩電池溶液的制備或容量調(diào)節(jié)的方法，其所采用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，采用強(qiáng)制對流的方式，使分別儲存在陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐中的陽極電解液和陰極電解液分別流過電解池組的陽極和陰極，在所述的電解池組的陽極和陰極間施加一個電壓，產(chǎn)生可生成氧氣和可使釩化合物還原的直流電，在完成電化學(xué)氧化和還原反應(yīng)后，流過電解池組陽極和陰極的陽極電解液和陰極電解液分別返回到陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐。所述電解方法用于制備全釩液流電池用電解質(zhì)溶液，以及用于離線或在線地恢復(fù)全釩液流電池系統(tǒng)的容量。文檔編號C25B1/00GK101619465SQ200810012119公開日2010年1月6日申請日期2008年7月2日優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日發(fā)明者孫晨曦,宋明明,張華民,鑰郝,劍陳,希韓,高素軍申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所;博融(大連)產(chǎn)業(yè)投資有限公司