一种电化学器件及其充放电方法技术

本发明专利技术属于电化学领域，尤其涉及一种电化学器件及其充放电方法。本发明专利技术提供的电化学器件包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体、正极电解液和溶解在正极电解液中的Fe(CN)

Electrochemical device and charging and discharging method thereof

The invention belongs to the field of electrochemistry, in particular to an electrochemical device and a charging and discharging method thereof. The electrochemical device of the present invention includes a diaphragm between the anode and cathode reaction zone and the reaction zone in the anode reaction zone and negative reaction zone; the positive reaction zone comprises an anode current collector, electrolyte and cathode anode dissolved in the electrolyte of Fe (CN)

【技术实现步骤摘要】
一种电化学器件及其充放电方法
本专利技术属于电化学领域，尤其涉及一种电化学器件及其充放电方法。
技术介绍
近年来，随着能源供给和经济发展之间的不平衡的日益突出，世界范围内的能源危机和环境污染日益严重，节能减排和寻求清洁可再生能源技术是当今世界无不关心的议题。目前，主要的清洁能源有风能、热能、太阳能、核能、潮汐能、水能、生物能如沼气等等，其中热能是开发利用最为广泛的能源。热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，将其制造成温差发电装置可将热能之间转换为电能从而实现对热能的高效利用。但现有热电材料在低温条件下的热电转换效率较差，难以应用于100℃以下低品质热资源的开发和利用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电化学器件及其充放电方法，本专利技术提供的电化学器件在低温下具有较高的热电能量转换效率，可应用于低品质热资源的开发和利用。本专利技术提供了一种电化学器件，包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对；所述正极氧化还原电对为Fe(CN)63-/Fe(CN)64-；所述负极反应区包括负极集流体和负极反应液；所述负极反应液包括负极电解液和溶解在负极电解液中的负极氧化还原电对；所述负极氧化还原电对为I-/I3-。优选的，所述隔膜为阳离子选择性透过膜。优选的，所述正极反应液中的Fe元素含量为0.2～0.4mol/L；所述负极反应液中的I元素含量为0.1～0.3mol/L。优选的，所述正极电解液和负极电解液中的电解质均为碱金属化合物。优选的，所述碱金属化合物包括KCl、LiCl或NaCl。优选的，所述正极电解液中的碱金属离子的浓度为1～4mol/L；所述负极电解液中的碱金属离子的浓度为1～4mol/L。优选的，所述正极集流体为碳布、碳纳米管、铜、锌或铂；所述负极集流体为碳布、碳纳米管，铜、锌或铂。本专利技术提供了一种电化学器件的充放电方法，包括以下步骤：上述技术方案所述电化学器件在第一温度下充电，在第二温度下放电；所述第一温度高于第二温度。优选的，所述第一温度为40～60℃。优选的，其特征在于，所述第二温度为5～20℃。与现有技术相比，本专利技术提供了一种电化学器件及其充放电方法。本专利技术提供的电化学器件包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对；所述正极氧化还原电对为Fe(CN)63-/Fe(CN)64-；所述负极反应区包括负极集流体和负极反应液；所述负极反应液包括负极电解液和溶解在负极电解液中的负极氧化还原电对；所述负极氧化还原电对为I-/I3-。本专利技术以Fe(CN)63-/Fe(CN)64-作为正极氧化还原电对，以I-/I3-作为负极氧化还原电对，组装得到了具有较大温度系数的电化学器件，而电化学器件的温度系数越大，其热电能量转换效率越高，因此本专利技术提供的电化学器件具有较高的热电能量转换效率。实验结果表明，本专利技术提供的电化学器件的温度系数≥2，热电能量转换效率在低温时(100℃以下)可以达到14.9％，能够用于开发、利用低品质热资源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的电化学器件结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的电化学器件的温度-电势曲线图；图3是本专利技术实施例提供的电化学器件的交流阻抗图；图4是本专利技术实施例提供的电化学器件的比容量-电势曲线图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种电化学器件，包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对；所述正极氧化还原电对为Fe(CN)63-/Fe(CN)64-；所述负极反应区包括负极集流体和负极反应液；所述负极反应液包括负极电解液和溶解在负极电解液中的负极氧化还原电对；所述负极氧化还原电对为I-/I3-。本专利技术提供的电化学器件包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜。其中，正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极集流体包括但不限于碳布、碳纳米管、铜、锌或铂；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对。在本专利技术中，所述正极电解液中的电解质优选为碱金属化合物，所述碱金属化合物包括但不限于KCl、LiCl或NaCl等等；所述正极电解液中的碱金属离子的浓度优选为1～4mol/L，更优选为3mol/L。在本专利技术中，所述正极氧化还原电对为Fe(CN)63-/Fe(CN)64-；所述正极反应液中的Fe元素含量优选为0.2～0.4mol/L，更优选为0.3mol/L。在本专利技术提供的一个实施例中，所述正极反应液中的Fe(CN)63-含量为0.15mol/L，Fe(CN)63-含量为0.15mol/L。在本专利技术中，负极反应区包括负极集流体和负极反应液；所述负极集流体包括但不限于碳布、碳纳米管、铜、锌或铂；所述负极反应液包括负极电解液和溶解在负极电解液中的负极氧化还原电对。在本专利技术中，所述负极电解液中的电解质优选为碱金属化合物，所述碱金属化合物包括但不限于KCl、LiCl或NaCl；所述负极电解液中的碱金属离子的浓度优选为1～4mol/L，更优选为3mol/L。在本专利技术中，所述负极氧化还原电对为I-/I3-；所述负极反应液中的I元素含量优选为0.1～0.3mol/L，更优选为0.2mol/L。在本专利技术提供的一个实施例中，所述负极反应液中的I-含量为0.1mol/L，I3-含量为0.1/3mol/L。本专利技术对所述电化学器件组装方法没有特别限定，按照本领域技术人员熟知的电化学器件组装方式将上述正极反应区、负极反应区和隔膜设置好，并调配好正极反应液和负极反应液即可。本专利技术提供的电化学器件以Fe(CN)63-/Fe(CN)64-作为正极氧化还原电对，以I-/I3-作为负极氧化还原电对，组装得到了具有较大温度系数的电化学器件，而电化学器件的温度系数越大，其热电能量转换效率相对越高，因此本专利技术提供的电化学器件具有较高的热电能量转换效率。实验结果表明，本专利技术提供的电化学器件的温度系数≥2，热电能量转换效率在低温时(100℃以下)可以达到14.9％，能够用于开发、利用低品质热资源。本专利技术提供了一种电化学器件的充放电方法，包括以下步骤：上述技术方案所述电化学器件在第一温度下充电，在第二温度下放电；所述第一温度低于第二温度。在本专利技术提供的方法中，所述电化学器件在较高温度(第一温度)下进行充电，在较低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学器件，包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对；所述正极氧化还原电对为Fe(CN)

【技术特征摘要】
1.一种电化学器件，包括正极反应区、负极反应区和位于正极反应区与负极反应区之间的隔膜；所述正极反应区包括正极集流体和正极反应液；所述正极反应液包括正极电解液和溶解在正极电解液中的正极氧化还原电对；所述正极氧化还原电对为Fe(CN)63-/Fe(CN)64-；所述负极反应区包括负极集流体和负极反应液；所述负极反应液包括负极电解液和溶解在负极电解液中的负极氧化还原电对；所述负极氧化还原电对为I-/I3-。2.根据权利要求1所述的电化学器件，其特征在于，所述隔膜为阳离子选择性透过膜。3.根据权利要求1所述的电化学器件，其特征在于，所述正极反应液中的Fe元素含量为0.2～0.4mol/L；所述负极反应液中的I元素含量为0.1～0.3mol/L。4.根据权利要求1所述的电化学器件，其特征在于，所述正极电解液和...

【专利技术属性】
技术研发人员：高粱，郭国强，孔腾飞，霍延平，卢小璇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44