一种锌溴液流电池电解液的恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种锌溴液流电池电解液的恢复方法，属于液流电池领域。在锌溴液流电池电解液除溴完毕时，向电解液中加入碳酸根类添加剂。该添加剂具有在锌溴电池电解液中性质稳定、在电池充放电过程中不参与充放电反应、具有调节电解液pH的作用，且不在电解液中引入新的杂质。电池长期运行后，为保证电池运行稳定，需定期对电解液进行除溴，当电池备电时，因负极沉积的大量锌单质会与电解液中的氢离子反应，从而减少容量，影响电池库伦效率。当电解液pH显著下降时，向溶液中加入少量添加剂，利用碳酸根水解消耗电解液中的氢离子，从而升高电解液pH值，进而减小负极锌单质的备电消耗，提升电池备电性能。升电池备电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锌溴液流电池电解液的恢复方法


[0001]本专利技术涉及一种锌溴液流电池电解液的恢复方法，属于液流电池领域。

技术介绍

[0002]锌溴液流储能电池是一种新型的低成本、高效率、环境友好型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。
[0003]对于锌体系液流电池，锌负极稳定性差一直是制约该类电池发展的重要因素。为保证电池一直稳定运行，需要定期对电池电解液进行恢复，将多余的溴单质除掉，该过程会导致电解液pH下降，在电池备电过程中，负极生成的锌单质会与电解液中的质子反生反应，从而损失容量。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种锌溴液流电池电解液的恢复方法。利用碳酸盐以及碳酸氢盐水解显碱性的原理，在锌溴液流电池电解液除溴完毕时，向电解液中加入碳酸盐、碳酸氢盐中的一种或两种以上水溶液，利用碳酸根、碳酸氢根水解显碱性原理调解电解液pH，提升电解液pH值。在电池备电过程中，减少负极锌单质的腐蚀，提升电池库伦效率，提升电池性能。
[0005]本专利技术结合锌溴液流电池的特点，通过在电池互混电解进行除溴以后，向电解液中加入碳酸盐、碳酸氢盐的一种或两种以上水溶液，从而调解电解液pH至接近中性，减小备电过程中负极的腐蚀。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种锌溴液流电池电解液的恢复方法，在锌溴液流电池库伦效率下降时，对电池电解液进行除溴，除溴完毕后，向电解液中加入碳酸根类添加剂中的一种或两种以上水溶液，提升电解液pH值至6
‑
7，即完成锌溴液流电池电解液的恢复。
[0008]进一步地，所述锌溴液流电池的正极电解液腔室与负极电解液腔室通过管路连通，并在管路上设有阀门，电池运行时阀门关闭；所述方法包括如下步骤：
[0009]1)当电池运行一段时间后，将电池放电完全；
[0010]2)打开所述阀门，电池正、负极电解液进行互混，于正极和/或负极电解液储罐中滴加去除溴单质的还原剂，将电解液中多余的溴单质除掉；
[0011]3)当电解液变成无色后，电解液中PH会急剧降低，向正极和/或负极电解液储罐中加入一定量的碳酸根类添加剂，至电解液pH值为6
‑
7；
[0012]4)关闭阀门，进行电池充放电运行。
[0013]进一步地，锌溴单液流电池的正、负极电解液均为含锌离子的中性水溶液，锌、溴原料为溴化锌，电池正、负极电解液中的锌离子浓度相同、且支持电解质KCl浓度相同，电解液中锌离子浓度为：2
‑
4mol/L，优选2mol/L，KCl浓度为2
‑
5mol/L，优选3mol/L。
[0014]进一步地，锌溴液流电池的电解液随循环泵流动，正、负极之间设置有离子交换膜，负极所在的负极腔室包括电解液进出口，负极电解液进口和/或出口经循环泵通过管路与电解液储罐相连通，正极所在的正极腔室包括电解液进出口，正极电解液进口和/或出口经循环泵通过管路与电解液储罐相连通。
[0015]进一步地，步骤1)所述一段时间为当电池库伦效率下降5％以上，此时即可判定该电池需要进行性能恢复。
[0016]进一步地，所述还原剂包括甲酸、盐酸肼中的一种或者两种以上，浓度0.5mol/L～2mol/L，优选0.8
‑
1.2mol/L，添加量为电解液总体积的0.5
‑
3％。
[0017]进一步地，所述碳酸根类添加剂包括碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、或碳酸钠中的一种或者两种混合溶液，单一溶液或者混合溶液摩尔浓度为0.005mol/L～0.01mol/L，优选0.007mol/L。
[0018]进一步地，所述碳酸根类添加剂摩尔浓度为0.005mol/L～0.008mol/L的碳酸钾或者摩尔浓度为0.008mol/L～0.01mol/L碳酸氢钾溶液。
[0019]所述碳酸根类添加剂具有在锌溴电池电解液中性质稳定、在电池充放电过程中不参与充放电反应、具有调节电解液pH的作用，且不在电解液中引入新的杂质。电池长期运行后，为保证电池运行稳定，需定期对电解液进行除溴，(电池运行一段时间后，溴单质大量累积)常规的恢复方法是向电解液中加入还原剂(甲酸、盐酸肼等)，此时电解液中会产生大量氢离子，致使溶液pH下降。当电池备电时，因负极沉积的大量锌单质会与电解液中的氢离子反应，从而减少容量，影响电池库伦效率。当电解液pH显著下降时，向溶液中加入少量碳酸盐或者碳酸氢盐，利用碳酸根水解消耗电解液中的氢离子，从而升高电解液PH值，进而减小负极锌单质的备电消耗，提升电池备电性能。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术针对锌溴液流电池，在电池备电过程中，负极的锌腐蚀问题，在电解液进行除溴处理之后，向电解液中加入碳酸盐碳酸氢盐的一种或两种以上水溶液，利用碳酸根碳酸氢根水解显碱性原理调解电解液pH，提升电解液pH值。在电池备电过程中，减少负极锌单质的腐蚀，提升电池库伦效率，提升电池性能。
[0022]电池在充完电备电搁置过程中，电解液循环泵停止运行，此时负极上会残存少量电解液。电堆在每次不断除溴恢复过程中，加入的还原剂与溴单质反生氧化还原反应，导致溶液中生成氢离子，使得电解液pH下降。在备电过程中酸性电解液会腐蚀负极上的锌单质，导致电堆容量下降，影响电堆性能。因碳酸盐碳酸氢盐在水溶液中显弱碱性，在电堆除溴完毕后，向电解液中加入一定量的碳酸根或者碳酸氢根离子，利用其水解显弱碱性的化学性质，调解电解液pH至接近中性，减小负极锌单质的腐蚀，从而提升电堆容量保持率，提升电堆库伦效率，提高电堆备电性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述锌溴液流电池结构示意图。
[0024]图中，1、电池；2、正极电解液储罐；3、负极电解液储罐；4、正极循环泵；5、负极循环泵；6、正极电解液储罐出液口；7、正极电解液储罐进液口；8、负极电解液储罐出液口；9、负极电解液储罐进液口；10、正极电解液进口；11、正极电解液出口；12；负极电解液进口；13、
负极电解液出口；14、阀门A；15、阀门B。
具体实施方式
[0025]下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。
[0026]实施例1
[0027]如图1，一种锌溴液流电池，包括电池1、正极电解液储罐2、负极电解液储罐3；电池1包括负极所在的负极腔室和正极所在的正极腔室，所述负极所在的负极腔室包括负极电解液进口12和负极电解液出口13，负极电解液进口12通过负极进液管路与负极电解液储罐3上的负极电解液储罐出液口8连通，负极电解液出口13通过负极出液管路与负极电解液储罐3上的负极电解液储罐进液口9相连通；于负极进液管路或负极出液管路上设有负极循环泵5，负极电解液储罐内的电解液经负极循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌溴液流电池电解液的恢复方法，其特征在于：在锌溴液流电池库伦效率下降时，对电池电解液进行除溴，除溴完毕后，向电解液中加入碳酸根类添加剂中的一种或两种以上水溶液，提升电解液pH值至6
‑
7，即完成锌溴液流电池电解液的恢复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锌溴液流电池的正极电解液腔室与负极电解液腔室通过管路连通，并在管路上设有阀门，电池运行时阀门关闭；所述方法包括如下步骤：1)当电池运行一段时间后，将电池放电完全；2)打开所述阀门，电池正、负极电解液进行互混，于正极和/或负极电解液储罐中滴加去除溴单质的还原剂，将电解液中多余的溴单质除掉；3)当电解液变成无色后，向正极和/或负极电解液储罐中加入一定量的碳酸根类添加剂中的一种或两种以上水溶液，至电解液pH值为6
‑
7；4)关闭阀门，进行电池充放电运行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：锌溴单液流电池的正、负极电解液均为含锌离子的中性水溶液，锌、溴原料为溴化锌，电池正、负极电解液中的锌离子浓度相同、且支持电解质KCl浓度相同，电解液中锌离子浓度为：2
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4mol/L，优选2mol/L，KCl浓度为2
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋杨，李先锋，苑辰光，
申请(专利权)人：华秦储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：