專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于釩電池的電解液制備方法，尤其涉及一種用于全釩離子氧化還原液流電 池的電解液制備方法。
背景技術(shù)：
全釩離子氧化還原液流電池簡(jiǎn)稱(chēng)為釩電池，釩電池用不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正 負(fù)極活性物質(zhì)，通過(guò)外接泵驅(qū)動(dòng)讓電解液在儲(chǔ)液槽與電池堆體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，正負(fù)極電解液在 電堆體內(nèi)離子交換膜兩側(cè)的電極上分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，由此完成充放電過(guò)程。
其反應(yīng)式如下-
負(fù)極反應(yīng)V2+-e— = V扭 E0=-0.26V
正極反應(yīng)V(V+2fT+e— = V02++H20 E。=l. 00V
由上可見(jiàn)，電解質(zhì)溶液是液流電池的核心，它是一個(gè)多價(jià)態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)著能量的儲(chǔ)存和 釋放。目前采用的電解液生產(chǎn)工藝，大多存在耗能高、污染大或者制備出的電解液純度不高 等現(xiàn)象。因此，實(shí)現(xiàn)電解液的低成本、高純度并且制造過(guò)程不污染環(huán)境的批量生產(chǎn)是釩電池 進(jìn)入適用階段急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
目前，釩離子電解液的制備工藝通常如下把^05粉末與濃硫酸混合加熱，用S粉將V20s 還原得到V0S04溶液;然后將V0S04直接溶在硫酸中，從而進(jìn)行電池的充放電。或者采用將NH4V(X 溶在一定濃度的濃硫酸中，得到V02+、 V3+、 NH3+、 SO/—共存的體系，該體系可以直接進(jìn)行電池 的充放電，得到正負(fù)極所需的電解液。上述方法都不能大幅度提高電解液的純度，并且其在 生產(chǎn)過(guò)程中需要大量能量，產(chǎn)生大量含硫的化學(xué)污染物，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，由此可見(jiàn)，現(xiàn) 有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液 制備方法，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的制作工藝進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)，以提高電解液中釩離子的純度， 減少污染。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明方案包括.-
一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，其中，在五氧化二釩與硫酸中 加入一種或多種還原劑，在50-100'C條件下充分反應(yīng)0.5-10小時(shí)，制的釩離子濃度在l-6mol/L之間的電解液。
所述的電解液制備方法，其中，上述還原劑為異丁醇、丁醛、乙二酸、1， 3-丙二醇、2-丁烯或其混合物。
所述的電解液制備方法，其中，上述硫酸濃度為1 15mol/L，五氧化二釩與還原劑的 的摩爾比在l: 0至1: 2之間，硫酸與五氧化二釩的摩爾比在l: 1至3: 1之間。
本發(fā)明提供的一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，采用異丁醇、丁
醛、乙二酸、1， 3-丙二醇、2-丁烯或其混合物作為還原劑，其制作工藝簡(jiǎn)單，操作容易，成 本低，尤其是制的釩離子濃度在l-6mol/L之間的高純度釩電池電解液，而且上述工藝過(guò)程中 只產(chǎn)生二氧化碳與水，不產(chǎn)生其它廢棄物，對(duì)環(huán)境友好；現(xiàn)有技術(shù)中使用的還原劑一般為硫 粉等無(wú)機(jī)物，容易產(chǎn)生大量的污染物，但是本發(fā)明采用有機(jī)物作為還原劑，在整個(gè)工藝過(guò)程 中僅產(chǎn)生二氧化碳與水，降低了制作高純度釩離子電解液過(guò)程中產(chǎn)生的污染，是現(xiàn)有技術(shù)的 極大進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明制備的2. 34mol/L電解液的滴定曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中各較佳實(shí)施例進(jìn)行較為詳盡的說(shuō)明。
本發(fā)明提供了一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的 制作工藝進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)，提高了電解液中釩離子的濃度，降低了制作高純度釩離子電 解液過(guò)程中產(chǎn)生的污染。其方法包括以下步驟
a、 在五氧化二釩與硫酸中加入異丁醇、丁醛、乙二酸、1， 3-丙二醇、2-丁烯或上述有 機(jī)物的混合物，并且硫酸濃度為1 15mol/L，五氧化二釩與還原劑的的摩爾比在1: 0至1:
2之間，硫酸與五氧化二釩的摩爾比在l: l至3: l之間；
b、 將上述混合液在50-100'C條件下充分反應(yīng)0.5-10小時(shí)，制的釩離子濃度在l-6mol/L 之間的電解液。
由此可見(jiàn)，在整個(gè)工藝過(guò)程中僅產(chǎn)生二氧化碳與水，降低了制作高純度釩離子電解液過(guò) 程中產(chǎn)生的污染，并且現(xiàn)有技術(shù)中制作的釩離子電解液雜質(zhì)很多，釩離子電解液中釩離子濃 度非常低，而本發(fā)明制作工藝簡(jiǎn)單，操作容易，成本低，制作的釩離子電解液濃度在在l-6mol/L 之間，是現(xiàn)有技術(shù)的極大進(jìn)步。
為了更進(jìn)一步闡述本發(fā)明，現(xiàn)以制作釩離子濃度為2.34mol/L的電解液為例進(jìn)行說(shuō)明。其主要包括以下步驟
1、 向反應(yīng)釜中加入2. 5mol/L的硫酸溶液180L;
2、 開(kāi)啟反應(yīng)釜中的攪拌機(jī)構(gòu)，然后后逐步加入lOmol異丁醇，150mol乙二酸，3mo12-丁烯，并將溶液溫度升高至55'C;
3、 向上述溶液中分四次逐步加入五氧化二釩36.376kg，并將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升高至70。C;
4、 然后再向步驟3中的溶液加入lOOmol 丁醛與lOmoll， 3_丙二醇，并將反應(yīng)釜內(nèi)的溫 度保持在70—100'C之間反應(yīng)6小時(shí)后，冷卻過(guò)濾，得到釩離子濃度為2.34mol/L的電解液。
為了檢測(cè)上述制備的釩粒子濃度，用國(guó)標(biāo)GB8639.1-88對(duì)過(guò)濾后的電解液進(jìn)行釩離子濃 度測(cè)定，如圖l所示的根據(jù)曲線變化規(guī)律可知，電解液V"離子濃度為2.3mol/L。根據(jù)測(cè)定數(shù) 據(jù)將電解液稀釋為2mol/L，使用本發(fā)明中釩離子電解液制成的電池，其充放電電流密度為 95mA/cm2，電流效率為92%，能量轉(zhuǎn)化率為78.2%，大幅度提高了電能利用率。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，采用 異丁醇、丁醛、乙二酸、1, 3-丙二醇、2-丁烯或其混合物作為還原劑，其制作工藝簡(jiǎn)單，操 作容易，成本低，尤其是制的釩離子濃度在l-6mol/L之間的高純度釩電池電解液，而且上述 工藝過(guò)程中只產(chǎn)生二氧化碳與水，不產(chǎn)生其它廢棄物，對(duì)環(huán)境友好；并且使用本發(fā)明中釩離 子電解液制成的電池，其充放電電流密度為95mA/cm2，電流效率為92%，能量轉(zhuǎn)化率為78. 2%， 大幅度提高了電能利用率。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各較佳實(shí)施例描述的較為詳細(xì)，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本 發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本發(fā)明的啟示進(jìn)行簡(jiǎn)單替換、組 合或變形都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，其特征在于在五氧化二釩與硫酸中加入一種或多種還原劑，在50-100℃條件下充分反應(yīng)0.5-10小時(shí)，制得釩離子濃度在1-6mol/L之間的電解液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電解液制備方法，其特征在于上述還原劑為異丁醇、丁醛、乙二 酸、1， 3-丙二醇、2-丁烯或其混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解液制備方法，其特征在于上述硫酸濃度為1 15mol/L， 五氧化二釩與還原劑的的摩爾比在l: 0至1: 2之間，硫酸與五氧化二釩的摩爾比在l: l至 3: l之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于全釩離子氧化還原液流電池的電解液制備方法，其中，在五氧化二釩與硫酸中加入一種或多種還原劑，在50-100℃條件下充分反應(yīng)0.5-10小時(shí)，制得釩離子濃度在1-6mol/L之間的電解液。本發(fā)明采用異丁醇、丁醛、乙二酸、1，3-丙二醇、2-丁烯或其混合物作為還原劑，其制作工藝簡(jiǎn)單，操作容易，成本低，尤其是制得釩離子濃度在1-6mol/L之間的高純度釩電池電解液，而且上述工藝過(guò)程中只產(chǎn)生二氧化碳與水，不產(chǎn)生其它廢棄物，對(duì)環(huán)境友好；現(xiàn)有技術(shù)中使用的還原劑一般為硫粉等無(wú)機(jī)物，容易產(chǎn)生大量的污染物，但是本發(fā)明采用有機(jī)物作為還原劑，在整個(gè)工藝過(guò)程中僅產(chǎn)生二氧化碳與水，降低了制作高純度釩離子電解液過(guò)程中產(chǎn)生的污染。
文檔編號(hào)H01M8/18GK101562256SQ200910015369
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬(wàn)紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 建 湯, 薛太白, 韓麗娜 申請(qǐng)人:青島武曉集團(tuán)有限公司