一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其特征在于：将三氧化钒和一定量的比重为１．８４的浓度硫酸混合，再放入管式电炉内在１００～３００℃温度下煅烧，得到绿色的钒化合物，最后将煅烧产物溶于稀硫酸中，得到４价钒和３价钒各占总钒５０％的钒电池用钒电解液。采用此方法制备全钒氧化还原液流电池用电解液减少了ＳＯ↓［２］的排放，同时简化了制备工序，有益于全钒氧化还原液流电池规模化生产和环境保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液流电池-全钒氧化还原液流电池，特别是涉及全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法。
技术介绍
由于能源危机和环保压力，传统能源正在向可再生能源转换。随着风能和太阳能等能源的应用，研究和开发价廉、高效率的储能系统是十分必要的。在众多的储能系统中，氧化还原液流电池由于其独特的优点，因而近年来得到了迅速的发展。其中钒氧化还原液流电池(vanadium redox flow battery，VRB)是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池之一(它的制造、使用及废弃过程均不产生有害物质)，它具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电；充电迅速；比能量高；价格低廉；应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置；为远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。钒电池成本与铅酸电池相近，它还可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。钒电池生产工艺简单，价格经济，电性能优异，与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比，无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面，都更具竞争实力。全钒氧化还原液流电池的原理最早在1985年，由新南威尔士大学-->的Maria Skyllas-Kazacos等研究人员提出，之后经技术转让和发展，在澳大利亚、日本和加拿大得到深入研究。目前，加拿大的VRB PowerSystems公司和日本住友电工研发的全钒液流电池技术进入实用化阶段。我国的全钒氧化还原液流电池研究相对于国外，在液流电池的关键材料，包括离子交换膜、电极材料、高浓度电解液以及工程放大技术等方面，尚处于起步阶段。全钒离子液流电池采用含钒溶液作为正、负极的活性物质，通过不同价态的钒离子相互转化实现电能的储存与释放。目前活性物质即电解液的制备方法是将V2O5溶解于硫酸，然后用液态SO2等还原剂还原，反应完全后调整钒浓度，加入添加剂，最后电解获得钒电池用的钒电解液；或者是用V2O5、单质S和H2SO4在一定的条件下煅烧得到钒的化合物，最后用此化合物来制备得到钒电池的电解液。然而第一种方法电解的时间较长，影响了电解液的制备效率。另外，前面两种方法中SO2和单质S的使用会对环境造成极大的污染，这和目前提倡的“控制污染减排”是相违背的因此，全钒氧化还原液流电池迫切需要新的可以减少SO2排放同时提高制备效率的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作方便，能减少SO2排放的一种全钒氧化还原液流电池电解液的制备方法。本专利技术为达到上述目的的技术方案是：采用煅烧而后溶解的方法制备含V(III)和V(IV)并且MV(III)/M TV＝M V(IV)/M TV＝50％的钒电池用电解液。其中V(III)和V(IV)分别表示3价钒和4价钒，而MV(III)、MV(IV)、MTV分别表示3价钒和4价钒和总钒的摩尔浓度。本全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法：将三氧化钒和浓-->度硫酸混合，物料按重量比，配比为1∶1.45～2.3，再放入电炉内在100～300℃的温度下煅烧0.5～5小时，最后将煅烧产物溶于稀硫酸中，得到钒电池用钒电解液。进一步，上述的硫酸是比重为1.84的浓硫酸。还有，上述的电炉是管式电炉。将三氧化钒和一定量的比重为1.84的浓度硫酸混合，再放入管式电炉内在一定的温度下煅烧一定时间，最后将煅烧产物溶于稀硫酸中，得到4价钒和3价钒各占总钒50％的钒电池用电解液。上述全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其特征在于反应物料为三氧化钒和硫酸，其化学表达式分别为V2O3和H2SO4，其反应物料按重量比，配比为1∶1.45～2.5，硫酸的重量是指比重为1.84的浓硫酸的重量。煅烧的条件为：将反应物料放入管式电炉内以100～300℃温度焙烧，煅烧时间为0.5～5h。本专利技术的优点和积极效果表现为：采用煅烧溶解的方法制备全钒氧化还原液流电池用电解液，本专利技术减少了电解液制备过程中SO2的排放。同时电解液中V(III)和V(IV)离子浓度各占50％，此电解液可用于全钒氧化还原液流电池的正、负极电解液，简化了钒电池的装配及化成工序，能够提高工作效率，有益于规模化生产和环境保护。具体实施方式实施例一所用试剂：V2O3：冶金级H2SO4：分析纯，d＝1.84-->将11.5g三氧化钒和17g比重为1.84的浓硫酸搅拌均匀后放入炉内在100～300℃温度范围内煅烧0.5～5小时，得到绿色的煅烧产物。将该产物溶于2mol/l的硫酸溶液中，可以得到4价钒和3价钒离子的溶液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子的浓度，4价钒离子浓度：3价钒离子浓度≈1。电解液放置100天以上未发现有结晶态的钒产生。实施例二所用试剂：V2O3：冶金级H2SO4：分析纯，d＝1.84将13g三氧化钒和30g比重为1.84的浓硫酸搅拌均匀后放入炉内在120～230℃温度范围内煅烧0.5～-5小时，得到绿色的煅烧产物。将该产物溶于2mol/l的硫酸溶液中，可以得到4价钒和3价钒离子的溶液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子的浓度，4价钒离子浓度：3价钒离子浓度≈1。电解液放置100天以上未发现有结晶态的钒产生。实施例三所用试剂：V2O3：冶金级H2SO4 ：分析纯，d＝1.84将4g三氧化钒和8g比重为1.84的浓硫酸搅拌均匀后放入炉内在130～240℃温度范围内煅烧0.5～-5小时，得到绿色的煅烧产物。将该产物溶于2mol/l的硫酸溶液中，可以得到4价钒和3价钒离子的溶液。采用电位滴定的方法分析电解液中钒离子的浓度，4价钒离子浓度：3价钒离子浓度≈1。电解液放置100天以上未发现有结晶态的钒产生。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其特征在于：将三氧化钒和浓度硫酸混合，物料按重量比，配比为１∶１．４５～２．３，再放入电炉内在１００～３００℃的温度下煅烧０．５～５小时，最后将煅烧产物溶于稀硫酸中，得到钒电池用钒电解液。

【技术特征摘要】
1.一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法，其特征在于：将三氧化钒和浓度硫酸混合，物料按重量比，配比为1∶1.45～2.3，再放入电炉内在100～300℃的温度下煅烧0.5～5小时，最后将煅烧产物溶于稀硫酸中，得到钒电池用钒电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔旭梅，陈孝娥，刘国钦，王军，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]