The invention discloses a production process and system of vanadium battery electrolyte, which belongs to the technical field of vanadium battery preparation, including the following steps: (1) adding vanadium pentoxide into sulfuric acid solution and stirring to obtain suspension slurry; (2) injecting liquid SO2 into suspension slurry to obtain a mixed solution of VOSO4 and V2 (SO4) 3; (3) adding VOSO4 and V2 to the suspension slurry. The mixed solution of (SO4)3 is divided into two parts, which are added to the anode and cathode areas of the diaphragm electrolyzer respectively. The positive electrolyte of vanadium batteries is obtained in the anode area and the negative electrolyte of vanadium batteries is obtained in the cathode area. The production process of the invention uses liquid SO2 as reducing agent, directly reduces the suspended slurry made of sulfuric acid and vanadium pentoxide in a pressurized reactor in liquid phase, and then uses a diaphragm electrolyzer to prepare positive and negative electrolytes of vanadium batteries in one step, without introducing impurity elements, by-products and reaction process. It is stable and efficient, with wide source of raw materials, simple process and easy industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种钒电池电解液的生产工艺及系统
本专利技术属于钒电池制备
,具体涉及一种钒电池电解液的生产工艺及系统。
技术介绍
全钒氧化还原液流电池(简称钒电池)是一种新型二次电池,因其成本低、安全性高、工艺相对简单以及功率和能量相互独立等诸多优点,在电厂(电站)调峰以平衡负荷、风能发电的储能电源、大规模光电转换以及作为边远地区储能系统等领域具有广泛的应用前景。钒电池的关键技术在于电极材料、电池隔膜和电解液三个方面,电解液是钒电池电化学反应的活性物质,是电能的载体,其品质优劣对电池性能有直接影响。通常,钒电池的正极电解液采用四价/五价钒离子溶液,负极电解液采用二价/三价钒离子溶液,传统的钒电池电解液制备过程为:先将V2O5在硫酸中溶解活化,然后用还原剂将V(Ⅴ)还原成V(Ⅳ),制得钒电池的正极电解液,再利用还原剂将V(Ⅳ)还原成V(III),得到钒电池的负极电解液,传统的钒电池电解液制备方法存在以下问题:(1)还原剂的加入不可避免向电解液引入杂质,影响电解液质量,进而影响全钒液流电池的稳定性及耐久性。(2)由于钒电解液是经过钒氧化物硫酸溶解还原后得到,还原剂加入量不易控制,钒元素价态难于稳定,多为混合价态。(3)生产钒电解液所需原料高纯度五氧化二钒,其工艺复杂,成本较高,致使商用钒电解液生产成本居高不下,这也是限制其难于大范围应用的原因。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种杂质含量少、工艺简单、成本低廉的钒电池电解液的生产工艺及系统,以同时制备钒电池的正、负极电解液。本专利技术提供一种钒电池电解液的生产工艺,包括以下步骤:(1)将五氧化二钒溶于硫酸溶液,得到悬 ...
【技术保护点】
1.一种钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)将五氧化二钒加入到硫酸溶液中,搅拌后得到悬浮浆液;(2)往步骤(1)所得悬浮浆液中通入液态SO2,进行气液固反应,得到VOSO4和V2(SO4)3的混合溶液;(3)将步骤(2)所得VOSO4和V2(SO4)3的混合溶液分成两份,分别加入到隔膜电解槽的阳极区和阴极区,然后进行氧化还原反应,在阳极区得到钒电池正极电解液,在阴极区得到钒电池的负极电解液。所述步骤(2)中气液固反应的化学方程式为:3V2O5+5SO2+3H2SO4=2VOSO4+2V2(SO4)3+3H2O。
【技术特征摘要】
1.一种钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)将五氧化二钒加入到硫酸溶液中,搅拌后得到悬浮浆液;(2)往步骤(1)所得悬浮浆液中通入液态SO2,进行气液固反应,得到VOSO4和V2(SO4)3的混合溶液;(3)将步骤(2)所得VOSO4和V2(SO4)3的混合溶液分成两份,分别加入到隔膜电解槽的阳极区和阴极区,然后进行氧化还原反应,在阳极区得到钒电池正极电解液,在阴极区得到钒电池的负极电解液。所述步骤(2)中气液固反应的化学方程式为:3V2O5+5SO2+3H2SO4=2VOSO4+2V2(SO4)3+3H2O。2.根据权利要求1所述的钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,所述硫酸的质量浓度为20%~40%,悬浮浆液中V2O5的质量浓度为30%~45%。3.根据权利要求1所述的钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,所述气液固反应的压力为0.4~0.6Mpa,温度为60~80℃。4.根据权利要求1所述的钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,所述隔膜电解槽的电压为2.77V;阳极区发生氧化反应:V3++H2O–e-→VO2++2H+;阴极区发生还原反应:VO2++2H++e-→V3++H2O;反应终点为:阳极区电解液呈蓝色(四价钒),阴极区电解液呈绿色(三价钒);将所得钒电池正极电解液、负极电解液分装进钒电池的正负极区作为充电前电池电解液,向电解液中加入稳定剂,以减少充电不完全或过充使溶液生成沉淀。5.根据权利要求1所述的钒电池电解液的生产工艺,其特征在于,所述隔膜电解槽的电压为3.28V;阳极区发生氧化反应:V3++H2O–e-→VO2++2H+;V...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱智颖,姚腾猛,欧阳灿,李伟达,周桂月,汤洛,吴桂荣,张军梅,
申请(专利权)人:长沙有色冶金设计研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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