铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液技术

本发明专利技术公开了一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液，方法包括：准备氯化铬溶液和氯化亚铁溶液；将氯化铬与盐酸的混合溶液加温至40~60℃后加入络合剂并保温，得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入缓冲剂混合，得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入氯化亚铁溶液，并加入水，得到第三混合溶液；测量并控制所述第三混合溶液中盐酸的摩尔量，得到第四混合溶液；将第四混合溶液进行正负电解液区分，并分别进行升温处理并过滤杂质；在正极电解液中加入盐酸。本发明专利技术的方法配制的电解液，无毒无污染，析氢量大幅降低，提高电池使用寿命，同时降低维护成本。同时降低维护成本。同时降低维护成本。

【技术实现步骤摘要】
铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液


[0001]本专利技术属于铁铬液流电池
，具体涉及一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液。

技术介绍

[0002]随着世界经济不断增长，人们对能源的需求日益增加，能源短缺愈发严重。传统化石能源的大量消费，产生的环境问题与日俱增。因此，可再生能源的受到了广泛的应用，然而风能、太阳能等可再生能源发电具有不稳定性和不连续性的特点，制约了可再生能源的进一步发展。因此，亟需大规模储能技术，特别是长时储能技术，来提高可再生能源发电的电力品质和可靠性。
[0003]液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等优势，被认为是大规模储能技术的首选技术之一，具有广阔的应用前景。
[0004]其中，以能量密度、效率、规模、循环寿命和成本等指标综合衡量，最佳的配合新一代电网的技术就是电化学储能中的液流储能电池技术，其能量储存密度达到10
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30 Wh/kg，效率在60％
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85％，而且，功率与容量可以分开独立设计，充放电反应迅速，适用范围广泛；不仅可以应用于削峰填谷，也可以做备用电源或者应急电力供给，还可以应用于提高电力的质量，调压调频等。电解液作为铁铬液流电池的关键组成，很大程度上决定了电池的效率及稳定性。
[0005]然而，现有的铁铬液流电解液生产工艺存在以下缺点：1. 现有工艺生产氯化铬过程中会产生有害工业废渣
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铬渣，其有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子；六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致过敏；更可能造成遗传性基因缺陷，六价铬为1类致癌物，且被列入有毒有害水污染物名录，对环境有持久危险性。
[0006]2. 现有铁铬液流电解液在电化学过程中，因属于强酸体系，氢离子含量较高，更容易造成电解液析氢；现有液流电池充电过程中析氢量为百分之一到千分之一之间；铁铬液流电池析氢会造成电池衰减，使充放电过程中，造成无足够氢离子还原三价铁，导致三价铁含量过高，电池容量衰减，影响电池性能，降低使用寿命。
[0007]3. 现有还原系统将会增加液流电池建设成本；且因需要同步或长期对电解液进行维护，将增加运维成本，影响工作效率。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术第一方面提供了一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法，该配制方法配制的电解液应用于多孔膜作为隔膜的液流电池系统，所述配制方法包括步骤：准备氯化铬溶液和氯化亚铁溶液，其中，所述氯化铬溶液和所述氯化亚铁溶液中
盐酸的浓度均低于0.1mol/L；将氯化铬的混合溶液加温至40~60℃后加入络合剂，40~60℃保温12~24小时，得到第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入缓冲剂混合，得到第二混合溶液；在所述第二混合溶液中加入氯化亚铁溶液，并加入水，得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液放置12~24小时；测量并控制所述第三混合溶液中盐酸的摩尔量，使得到的第四混合溶液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为0.5~1.5：0.5~2.0：1.0~3.0：0.1~0.4：0~ 0.01；所述络合剂为氯化铵，所述缓冲剂为柠檬酸铵或柠檬酸氢二铵；将所述第四混合溶液进行正负电解液区分，并分别进行升温处理，然后保温在50~60℃；同时进行杂质过滤；得到正极电解液和负极电解液，所述负极电解液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为0.5~1.5：0.5~2.0：1.0~3.0：0.1~0.4：0~ 0.01；在所述正极电解液中加入盐酸，使得正极电解液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为0.5~1.5：0.5~2.0：1.0~3.0：0.1~0.4：0.1~0.5。
[0009]优选地，所述氯化铵采用热水溶解后加入。
[0010]优选地，所述缓冲剂采用热水溶解后加入。
[0011]优选地，所述负极电解液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为1.0：0.9：2.0：0.4：0；所述正极电解液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为1.0：0.9：2.0：0.4：0.1。
[0012]优选地，所述第三混合溶液中盐酸的浓度的控制方法包括：测量所述第三混合溶液中盐酸的摩尔量，通过加入定量的氨水或者定量的氢氧化钠溶液，控制盐酸的摩尔量。
[0013]优选地，在对第四混合溶液进行正负电解液区分后，分别进行的升温处理方法，包括：采用对正负电解液电加热的方式升温，或采用对正负电解液边充电边混液短路的方式进行升温。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液，该电解液由上面任一项所述的方法制备而成。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液，由于直接采用三价氯化铬，对环境没有污染；此外，通过络合的方法使液体达到近中性弱酸性体系，氢离子含量降低，充放电过程中，析氢量可以低至千分之一到万分之一。故而在充放电过程中降低析氢量，以保证电池容量，增加电池使用寿命；同时，最终得到的电解液调配后呈近中性弱酸性体系，无需使用还原系统同步或长期维持电解液活性，只需定期添加特定溶液，减少建设、维护成本。
附图说明
[0016]图1是本专利技术提供的一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法的流程示意图；
图2是铁铬液流电池的析氢量和容量衰减测试的试验系统结构图；图3是利用本专利技术的方法所制备的铁铬液流电池与现有铁铬液流电池的析氢量对比图；图4是利用本专利技术的方法所制备的铁铬液流电池与现有铁铬液流电池的容量衰减对比图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0018]为了解决现有铁铬液流电池中配制电解液所需的原材料氯化铬生产中，产生含有六价铬离子的有害工业废渣；以及现有铁铬液流电池中电解液pH值属于强酸体系，导致析氢量过大；以及现有铁铬液流电池中因使用强酸体系电解液，被迫使用还原系统同步或长期维持电解液活性，增加电池系统建设成本及运营维护成本等问题，本专利技术提供了一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法及电解液。
[0019]请参见图1，图1是本专利技术提供的一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法的流程示意图，该配制方法配制的电解液应用于多孔膜作为隔膜的液流电池系统，该配制方法具体包括步骤：S1、准备氯化铬溶液和氯化亚铁溶液，其中，氯化铬溶液和氯化亚铁溶液中盐酸的浓度均低于0.1mol/L。
[0020]本步骤中氯化铬溶液和氯化亚铁溶液可以通过购买市售的氯化铬溶液和氯化亚铁溶液。
[0021]作为优选的方案，氯化铬和氯化亚铁的混合溶液中氯化铬的浓度为3~本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁铬液流电池低酸度、低析氢量电解液配制方法，其特征在于，该配制方法配制的电解液应用于多孔膜作为隔膜的液流电池系统，所述配制方法包括步骤：准备氯化铬溶液和氯化亚铁溶液，其中，所述氯化铬溶液和所述氯化亚铁溶液中盐酸的浓度均低于0.1mol/L；将氯化铬溶液加温至40~60℃后加入络合剂，40~60℃保温12~24小时，得到第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入缓冲剂混合，得到第二混合溶液；在所述第二混合溶液中加入氯化亚铁溶液，并加入水，得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液放置12~24小时；测量并控制所述第三混合溶液中盐酸的摩尔量，使得到的第四混合溶液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为0.5~1.5：0.5~2.0：1.0~3.0：0.1~0.4：0~0.01；所述络合剂为氯化铵，所述缓冲剂为柠檬酸铵或柠檬酸氢二铵；将所述第四混合溶液进行正负电解液区分，并分别进行升温处理，然后保温在50~60℃；同时进行杂质过滤；得到正极电解液和负极电解液，所述负极电解液中氯化铬：氯化亚铁：络合剂：缓冲剂：盐酸的摩尔比为0.5~1.5：0.5~2.0：1.0~3.0：0.1~0.4：0~0.01；在所述正极电解液中加入盐酸，使得正极电解液中氯化铬：氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文东，袁宏峰，杨怀荣，陈涛，董晨超，王昊田，
申请(专利权)人：扬州西融储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：