一种钒电解液中杂质元素浓度测定方法技术

本发明专利技术提供了一种全钒液流电池用钒电解液中杂质元素浓度测试方法，包括还原法和氧化法。本发明专利技术的方法可用于测定钒电解液中含有的、可用电感耦合等离子体质谱仪检测的浓度范围为0.001～100μg/L的所有主族和副族的金属元素，及Be、Si、B、P、S、As、Se、Br、Te、I元素中的一种或二种以上。采用本发明专利技术的测试方法，使得钒电解液总盐浓度大幅度降低，低于0.2％wt，满足电感耦合等离子体质谱仪允许的进样要求，减少进样溶液稀释倍数，提高杂质元素检测准确度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种钒电解液中杂质元素浓度测定方法


[0001]本专利技术涉及全钒液流电池领域，特别涉及一种全钒液流电池电解液中杂质元素浓度测试方法。

技术介绍

[0002]全钒液流电池因其安全性高、环境友好、电池功率和容量可以单独设计、生命周期内性价比高等优点，在储能领域得到广泛关注，其在电网调峰、可再生能源发电、家用式电源、应急电源等方面具有巨大的应用前景。
[0003]电解液作为能量存储单元，是全钒液流电池的主要组成部分之一。电解液纯度对电解液的长期稳定运行及充放电效率影响巨大，例如某些杂质会提高电解液的温度敏感度，使电解液运行过程中产生沉淀，附着在膜上，或进入管路导致电堆管路堵塞。因此，对电解液杂质种类及其浓度进行监测具有重要意义。
[0004]目前对电解液中杂质测试的方法有分光光度法测硅、铁、氮浓度，此方法测试杂质元素种类有限、检出限高，不能测试电解液中痕量(＜0.01％)及超痕量(约0.0001％)杂质元素浓度，且不能同时测试多种元素浓度。
[0005]使用电感耦合等离子体光谱法及电感耦合等离子体质谱法可以测试电解液中痕量C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钒电解液中杂质元素浓度测定方法，包括：A、绘制标准曲线：取待测杂质元素的标准物质，用水配制每种待测杂质元素至少5个不同浓度点的标准溶液，标准溶液中每种待测杂质元素均在浓度范围0.001
‑
100μg/L内；以水为空白液；将空白液和标准溶液分别导入电感耦合等离子体质谱仪测试，以浓度和信号强度值(扣空白)分别为横纵坐标，分别绘制每种待测杂质元素的标准曲线；本发明的方法可用于测定钒电解液中含有的、可用电感耦合等离子体质谱仪检测的浓度范围为.001～100μg/L的所有主族和副族的金属元素，以及Be、Si、B、P、S、As、Se、Br、Te、I元素中的一种或二种以上；B、过程为下述步骤(一)或(二)：(一)含有V
2+
、V
3+
中的一种或二种的钒电解液(且其中不含有V
4+
)的测定过程；1)计算电解液中硫酸根含量：取原始钒电解液加入过量氯化钡溶液(0.5
‑
1.5mol/L)，使电解液中的硫酸根离子反应完全，生成硫酸钡沉淀，离心后取沉淀物，水洗涤，再离心洗涤，至少3次以上，将清洗后的沉淀物烘干，灼烧沉淀至恒重，称量硫酸钡的质量，根据硫酸钡质量计算出硫酸根含量；为确保硫酸根沉淀完全，加入氯化钡的量按照8mol/L硫酸根浓度上限时全部沉淀所消耗的氯化钡量的101％
‑
200％计算；2)取原始钒电解液加入沉淀剂，充分搅拌，使得硫酸根和钒离子形成沉淀而析出，同时消耗溶液中大量的氢离子，使氢离子浓度降低；沉淀剂用量为钒电解液中硫酸根沉淀完全所需的物质的量；沉淀完全后，离心，收集上清液；沉淀剂：氢氧化钡、氢氧化钙中的一种或二种；3)沉淀物用水洗涤后离心取上清液；反复洗涤沉淀物离心3次以上，收集所有上清液；4)将步骤2)、3)中取得的上清液转入一容量瓶中，加入水定容；稀释至步骤2)所取的原始电解液体积的2
‑
10倍；5)配制样品空白溶液：按步骤2)所需要沉淀剂质量与步骤4)定容的体积之比配制所需浓度的沉淀剂水溶液，作为样品空白溶液；将步骤5)配制的样品空白溶液和步骤4)中稀释后的溶液分别导入电感耦合等离子体质谱仪测试杂质元素信号强度值；代入标准曲线，得到样品空白溶液中待测杂质元素浓度和检测样品溶液中待测杂质元素浓度；将检测样品溶液中对应待测杂质元素浓度减去样品空白溶液中对应待测杂质元素浓度，再乘以步骤4)中的稀释倍数，得到步骤2)原始钒电解液中杂质元素的浓度；或，(二)含有V
4+
、V
5+
中的一种或二种的钒电解液的测定过程；1)取原始钒电解液，重复上述步骤(一)中的步骤1)的过程；2)取原始钒电解液，按照标准《NB/T 42006
‑
2013全钒液流电池用电解液测试方法》测试电解液中V
4+
、V
5+
的浓度；3)取上述步骤1)同样的原始电解液，加入还原剂水合肼或采用电化学还原方法，使得电解液中的V
4+
、V
5+
被还原为V
2+
和/或V
3+
，即使得电解液中不含有V
4+
；以此作为初始电解液；水合肼的用量以将电解液中V
4+
和V
5+
完全还原成为V
3+
所需的物质的量为最低加入量，以将电解液中V
4+
和V
5+
完全还原成为V
2+
所需的物质的量为最高加入量；4)步骤3)获得的初始钒电解液中加入沉淀剂，充分搅拌，使得硫酸根和钒离子形成沉
淀而析出；沉淀剂用量为钒电解液中硫酸根沉淀完全所需的物质的量；沉淀完全后，离心，收集上清液；沉淀剂：氢氧化钡、氢氧化钙中的一种或二种；5)重复上述步骤(一)中的步骤3)的过程；6)将步骤4)、5)中取得的上清液转入一容量瓶中，加入水定容；稀释至步骤3)所取的原始电解液体积的2
‑
10倍；7)配制样品空白溶液并测试：按步骤4)所需要沉淀剂质量与步骤6)定容的体积之比配制所需浓度的沉淀剂水溶液，作为样品空白溶液1；若步骤3)中采用电化学还原方法，将样品空白溶液1和步骤6)中稀释后的溶液分别导入电感耦合等离子体质谱仪测试杂质元素信号强度值；代入标准曲线，得到样品空白溶液1中待测杂质元素浓度和检测样品溶液中待测杂质元素浓度；将检测样品溶液中对应待测杂质元素浓度减去样品空白溶液1中对应待测杂质元素浓度，再乘以步骤6)中的稀释倍数，得到步骤3)原始钒电解液中杂质元素的浓度；或，若步骤3)中初始电解液中加入还原剂水合肼，按步骤3)所需要水合肼质量与步骤6)定容的体积之比配制所需浓度的水合肼水溶液，作为样品空白溶液2；将样品空白溶液1、样品空白溶液2和步骤6)中稀释后的溶液分别导入电感耦合等离子体质谱仪测试杂质元素信号强度值；代入标准曲线，得到样品空白溶液1中待测杂质元素浓度、样品空白溶液2中待测杂质元素浓度和检测样品溶液中待测杂质元素浓度；将检测样品溶液中对应待测杂质元素浓度减去样品空白溶液1和样品空白溶液2中对应待测杂质元素浓度，再乘以步骤6)中的稀释倍数，得到步骤3)原始钒电解液中杂质元素的浓度。2.按照权利要求1所述的测定方法，其特征在于：待测定的钒电解液，其中主要成分包含钒离子(单独V
2+
、V
3+
、V
4+
、V
5+
或相邻价态混合溶液，总钒浓度1
‑
3mol/L)、硫酸根离子(1
‑
8mol/L)、氢离子(1
‑
8mol/L)。3.按照权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(一)中的步骤3)中沉淀物用水洗涤用水量不大于步骤(一)中步骤2)所取的初始电解液体积的1/5；水合肼的质量浓度为60％
‑
98％。4.一种钒电解液中杂质元素浓度测定方法，其特征在于：包括：A、绘制标准曲线：取待测杂质元素的标准物质，用水配制每种待测杂质元素至少5个不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，李先锋，郑琼，孙佳伟，邱艳玲，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：