一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置，原料溶液储罐、酸储罐、碱储罐分别与电渗析器连通，通过酸室循环泵、碱室循环泵、原料室循环泵构成酸溶液、碱溶液及原料溶液的循环系统；电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐分别与电渗析器的正极电极室、负极电极室连通，通过电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵构成电渗析器的正/负极电极室电解液的循环系统；利用液流电池原理和电渗析原理，采用液流电池充电反应回收电渗析电极反应的电能，应把电渗析的电极反应消耗的电能以液流电池电解液充电的方式储存起来，再利用一个液流电池装置通过电池放电把化学能转化成电能用于电渗析器的运行，实现电渗析器对电能合理利用的目的。

An Electric Energy Recovery Device for Electrodialyzer Based on Liquid Flow Battery Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置
本技术公开一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置，把电渗析器的电极反应消耗的电能以化学能形式储存起来，并用液流电池把化学能再转化成电能用于电渗析器的运行，实现电渗析器高效利用电能的目的；本技术进一步提供了实现该方法的装置，采用液流半电池的电极室结构为电渗析器的电极室，在电渗析器工作时完成液流半电池的充电反应实现电渗析器中离子的定向迁移，得到本技术目的；属于电渗析节能

技术介绍
电渗析（ED）技术是膜分离技术的一种，采用阴阳离子膜交替排列于正负电极之间，用隔板将其隔开，组成除盐和浓缩两个系统。直流电通过电渗析器的电极反应形成离子迁移的电流，利用离子交换摸的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，实现溶液的浓缩、淡化、盐的分解、精制和提纯。近年来，电渗析技术以能量消耗低、环境污染小、对处理的物料适应性强、操作简单、设备紧凑耐用、水的利用率高等优点被广泛应用于水处理、化学品制备和分离等众多领域。尽管电渗析被成功应用于很多领域，现行电渗析技术仍然存在一些缺陷，除了存在分离效率方面的弱点，还有电能没有被合理利用方面的问题。电渗析是在直流电场作用下，通过电极反应实现离子的连续迁移。电渗析器电极反应转变成的化学能所消耗的电能没有被充分利用，造成现行电渗析技术在能量利用方面存在缺陷。回收利用电渗析器的电极反应消耗的电能对改进现行电渗析器在电能利用方面的不足具有重要的意义。
技术实现思路
本技术公开一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置，利用液流电池原理和电渗析原理，采用液流电池充电反应回收电渗析电极反应的电能方法，提出一种以液流半电池单元为电渗析的电极室，利用液流半电池反应把电渗析的电极反应消耗的电能以液流电池电解液充电的方式储存起来，再利用一个液流电池装置通过电池放电把化学能转化成电能用于电渗析器的运行，实现电渗析器对电能合理利用的目的。解决了现有电渗析技术在电能利用方面的不足的问题。本技术所述的一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能的方法，其特征在于：包括适用于电渗析技术的液流电池及电渗析器；向电渗析器的正/负极电极室中注入电解液，电渗析器运行时正/负极电极室中的电解液发生充电反应；充电反应导致电渗析器的正/负离子分别连续向负/正极定向迁移；所述电渗析器的正/负电极室通过正/负电极电解液的充电反应向电渗析器连续提供所需的正/负离子流；电渗析器的正/负极电极室中的电解液在电渗析器工作期间发生的电极反应，等效于液流电池正/负极电解液的充电反应，把电能转变成化学能存储起来；电渗析器的正/负极电极室中完成电能向化学能的转化后的电解液，通过切换电渗析器的正/负极电极室电解液的管路转入液流电池正/负极室中，充当液流电池的正/负极的电解液，通过液流电池将电解液中的化学能转变成电能用于电渗析器工作；液流电池正/负极电极室放电反应后的电解液，通过切换液流电池的正/负极电极室电解液的管路转入电渗析器正/负极室中，充当电渗析器的正/负极的电解液，通过电渗析器的电极再一次进行电渗析器正/负极电极室电解液的充电反应，循环往复实现对电渗析器的电能回收利用。本技术涉及的全钒液流半电池反应原理如下：充电时，正极反应式：2VOSO4+2H2O=(VO2)2SO4+H2SO4+2H++2e（i）；负极反应式：V2(SO4)3+2H++2e=2VSO4+H2SO4（ii）；总反应式：2VOSO4+2H2O+V2(SO4)3=(VO2)2SO4+2VSO4+2H2SO4（iii）；放电时，正极反应式：(VO2)2SO4+H2SO4+2H++2e=2VOSO4+2H2O（iv）；负极反应式：2VSO4+H2SO4=V2(SO4)3+2H++2e（v）；总反应式：(VO2)2SO4+2VSO4+2H2SO4=2VOSO4+2H2O+V2(SO4)3（vi）。本技术所述的一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能装置，其特征在于：主要由电渗析器、电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐、盐液储罐、酸储罐、碱储罐、电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵、酸室循环泵、碱室循环泵、原料液室循环泵、液流电池、液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电解液储罐、液流电池正极电极室电解液循环泵、液流电池负极电极室电解液循环泵、电能回收调制器构成；其中，盐溶液储罐、酸储罐、碱储罐分别与电渗析器的进料口和出料口连通，通过酸室循环泵、碱室循环泵、盐室循环泵构成酸溶液、碱溶液及盐溶液的循环系统；电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐分别与电渗析器的正极电极室、负极电极室连通，通过电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵构成电渗析器的正/负极电极室电解液的循环系统；液流电池分别与液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电解液储罐连通，通过液流电池正极电极室电解液循环泵、液流电池负极电极室电解液循环泵构成液流电池正/负极电极室的电解液循环系统；电能回收调制器通过直流电源与电渗析器电连接；所述的电渗析器的两端为正电极、负电极；正电极、负电极之间顺序设有正极电极室、负极电极室和酸室、碱室及原料液室；电渗析器的正极电极室/负极电极室的电极由电极活性物质和集流板构成；正极电极室的电解液由V(V)/V(IV)离子硫酸溶液组成，负极电极室的电解液由V(III)/V(II)离子硫酸溶液组成；正极电极室用阳离子膜与酸室隔开，负极电极室用双极离子膜与碱室隔开，双极离子膜的负极面与负电极室的电解液相接触；正电极室发生电极反应产出H+通过阳离子膜流入酸室，原料液室中的阴离子通过阴离子膜流入酸室，H+与阴离子结合成酸；负极电极室发生的电极反应产生出SO42-，与H2O在双极膜解离出的H+结合H2SO4，H2O在双极膜解离出的OH-离子留在碱室中，原料液室中的阳离子通过阳离子膜进入碱室，与碱室中OH-的结合成碱；电渗析器的正/负电极室通过H+迁移连续为电渗析器提供电流。本技术的有益效果为：提供一种以液流半电池单元为电渗析的电极室，利用液流半电池反应把电渗析的电极反应消耗的电能以对液流电池电解液充电的方式储存起来，再利用一个液流电池装置通过电池放电把化学能转化成电能用于电渗析器的运行，实现电渗析器对电能合理利用的目的。利用电渗析技术中集成液流电池技术，通过液流半电池活性物质的可逆冲、放电反应，回收利用电渗析器电极反应消耗的电能，把现行电渗析器对电能的消耗降低70%以上，克服了现行电渗析技术在电能利用方面存在的缺陷，大幅度提升了电渗析器对电能利用的效率。附图说明图1为本技术装置结构原理图；图2为本技术电渗析器系统流程图；图3、图4为本技术电渗析器电极室电解液储罐与液流电池电极室电解液储罐连接示意图；图中：1、原料液储罐；2、酸储罐；3、碱储罐；4、电渗析器；5、电渗析器正极室电解液储罐；6、电渗析器负极室电解液储罐；7、液流电池；8、液流电池正极室电解液储罐；9、液流电池负极室电解液储罐；10、直流电源；11、循环泵；12、阀门；13、流量计；14、三通阀门；15、电渗析器正极电极室；16、电渗析器负极电极室；17、电渗析器酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能的装置，其特征在于：主要由电渗析器、电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐、盐液储罐、酸储罐、碱储罐、电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵、酸室循环泵、碱室循环泵、盐液室循环泵、液流电池、液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电解液储罐、液流电池正极电极室电解液循环泵、液流电池负极电极室电解液循环泵、电能回收调制器构成；其中，原料溶液储罐、酸储罐、碱储罐分别与电渗析器的进料口和出料口连通，通过酸室循环泵、碱室循环泵、原料室循环泵构成酸溶液、碱溶液及原料溶液的循环系统；电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐分别与电渗析器的正极电极室、负极电极室连通，通过电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵构成电渗析器的正/负极电极室电解液的循环系统；液流电池分别与液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电解液储罐连通，通过液流电池正极电极室电解液循环泵、液流电池负极电极室电解液循环泵构成液流电池正/负极电极室的电解液循环系统；电能回收调制器通过直流电源与电渗析器电连接；所述的电渗析器的两端为正电极、负电极；正电极、负电极之间顺序设有正极电极室、负极电极室和酸室、碱室及原料液室；电渗析器的正极电极室/负极电极室的电极由电极活性物质和集流板构成；正极电极室用阳离子膜与酸室隔开，负极电极室用双极离子膜与碱室隔开，双极离子膜的负极面与负电极室的电解液相接触；正电极室发生电极反应产出H...

【技术特征摘要】
1.一种基于液流电池技术回收利用电渗析器电能的装置，其特征在于：主要由电渗析器、电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐、盐液储罐、酸储罐、碱储罐、电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵、酸室循环泵、碱室循环泵、盐液室循环泵、液流电池、液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电解液储罐、液流电池正极电极室电解液循环泵、液流电池负极电极室电解液循环泵、电能回收调制器构成；其中，原料溶液储罐、酸储罐、碱储罐分别与电渗析器的进料口和出料口连通，通过酸室循环泵、碱室循环泵、原料室循环泵构成酸溶液、碱溶液及原料溶液的循环系统；电渗析器正极室电解液储罐、电渗析器负极室电解液储罐分别与电渗析器的正极电极室、负极电极室连通，通过电渗析器正极电极室电解液循环泵、电渗析器负极电极室电解液循环泵构成电渗析器的正/负极电极室电解液的循环系统；液流电池分别与液流电池正极室电解液储罐、液流电池负极室电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜锡光，齐斌，冯云祥，池洪伟，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22