一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法技术

本发明专利技术涉及一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，该方法包括：排出电解液；向电堆或电池内通入酸液进行酸洗，使Fe(OH)3沉淀溶解生成Fe

【技术实现步骤摘要】
一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法


[0001]本专利技术属于液流电池技术，具体涉及一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法。

技术介绍

[0002]液流电池是一种将正、负极电解液分开、并各自循环的高性能蓄电池。根据电解液的不同，液流电池可以分为：全钒液流电池、铁铬液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌/镍液流电池、碱性全铁液流电池等。
[0003]液流电池系统的核心之一是电堆，电堆是由数十节进行氧化
‑
还原反应和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的；每个单电池各自密封，正、负极电解液之间采用隔膜隔开。现有技术中，由于单电池密封效果受到结构设计、材料耐用性及加工精度等问题的影响，正、负极电解液可能会在单电池内部发生窜液。
[0004]碱性全铁液流电池使用SPEEK膜或全氟磺酸型Nafion系列膜作为隔膜，负极电解液的溶质为含有铁离子的络合物，正极电解液的溶质为含有铁氰化物或亚铁氰化物。当正负极电解液发生窜液后，电堆内阻上升、容量衰减、电池循环寿命下降。

技术实现思路

[0005]申请人发现碱性全铁液流电池正、负极电解液窜液后，在隔膜上形成氢氧化铁沉淀，对电池隔膜造成了严重的污染，因而导致了电堆内阻上升、容量衰减、电池循环寿命下降。为了解决该问题，本专利技术提供一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，以运行后窜液的电池或电堆为恢复对象，排出电解液后，向电池或电堆内通入酸液进行酸洗，使Fe(OH)3沉淀分解，Fe
3+
与残留的正极电解液生成Fe4[Fe(CN)6]3沉淀，然后向电池或电堆内通入碱液进行碱洗，使Fe4[Fe(CN)6]3沉淀溶解，并排出溶解物，从而恢复电池/电堆的容量和效率。
[0006]本专利技术提供的技术方案具体如下：
[0007]本专利技术提供了一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，包括：
[0008]排出电解液；
[0009]向电堆或电池内通入酸液进行酸洗，使Fe(OH)3沉淀溶解生成Fe
3+
，Fe
3+
与残留的正极电解液生成Fe4[Fe(CN)6]3沉淀；
[0010]排出酸液和未反应的Fe
3+
；
[0011]向电堆或电池内通入碱液进行碱洗，使Fe4[Fe(CN)6]3沉淀溶解，并排出溶解物。
[0012]在本专利技术提供的一些实施方式中，酸液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。
[0013]作为上述技术方案的优选，酸液的浓度为0.5M
‑
1M。
[0014]在本专利技术提供的一些实施方式中，碱液为NaOH溶液、KOH溶液、磷酸三钠中的一种或多种。
[0015]作为上述技术方案的优选，碱液的浓度为为0.5M
‑
1M。
[0016]在本专利技术提供的一些实施方式中，排出电解液后向电堆或电池内通水清洗7
‑
12min。
[0017]作为上述技术方案的优选，向电堆或电池内通入酸液进行酸洗，直至排出液的pH与通入的酸液pH一致。
[0018]作为上述技术方案的优选，酸洗之后向电堆或电池内通水清洗，直至排出液pH呈中性。
[0019]作为上述技术方案的优选，向电堆或电池内通入碱液直至排出液中铁离子浓度低于1
×
10
‑3M停止通碱液。
[0020]作为上述技术方案的优选，碱洗之后向电堆或电池内通水清洗，直至排出液pH呈中性。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术提供的碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法通过先酸洗再碱洗的方法除去电池隔膜上的氢氧化铁沉淀，解决了碱性全铁液流电池因正、负极电解液窜液导致的内阻上升、容量衰减、电池循环寿命下降的问题。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术提供的一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法的流程图。
[0025]图2为实施例1清洗前九片电堆容量和电压关系图。
[0026]图3为实施例1清洗后九片电堆容量和电压关系图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术的术语“窜液”指的是正负极交叉污染。
[0029]本专利技术提供的碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，先排出电解液；再向电堆或电池内通入酸液进行酸洗，使Fe(OH)3沉淀溶解生成Fe
3+
，Fe
3+
与残留的正极电解液生成Fe4[Fe(CN)6]3沉淀；然后排出酸液和未反应的Fe
3+
；最后向电堆或电池内通入碱液进行碱洗，使Fe4[Fe(CN)6]3沉淀溶解，并排出溶解物。
[0030]该方法先溶解Fe(OH)3沉淀，再溶解Fe
3+
与残留正极电解液中铁氰化物生成的Fe4[Fe(CN)6]3沉淀，能够最大程度地消除正、负极电解液发生窜液对电池隔膜造成的污染。
[0031]在本专利技术提供的一些实施方式中，酸液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。这些酸液能与Fe(OH)3反应生成游离的Fe
3+
，从而使电池隔膜上的沉淀溶解。
[0032]作为上述技术方案的优选，酸液的浓度为0.5M
‑
1M。酸液浓度过低时，Fe(OH)3沉淀
溶解速度慢，延长了处理时间；酸液浓度过高时，成本高，且不易在反应后迅速排除干净，需要大量的水来清洗。
[0033]在本专利技术提供的一些实施方式中，碱液为NaOH溶液、KOH溶液、磷酸三钠溶液中的一种或多种。这些碱液能与Fe4[Fe(CN)6]3沉淀发生反应，生成游离的Fe
3+
。
[0034]作为上述技术方案的优选，碱液的浓度为为0.5M
‑
1M。碱液浓度过低时，Fe4[Fe(CN)6]3沉淀溶解速度慢，延长了处理时间；碱液浓度过高时，需要大量的水来清洗剩余的碱液，成本高，也延长了整体的处理时间。
[0035]在本专利技术提供的一些实施方式中，排出电解液后向电堆或电池内通水清洗7
‑
12min，通水清洗的目的是去掉大部分吸附在碳毡上及残留在电池内的正、负极电解液，避免其中的铁氰化物离子与Fe(OH)3沉淀溶解生成的游离Fe
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，其特征在于，包括：排出电解液；向电堆或电池内通入酸液进行酸洗，使Fe(OH)3沉淀溶解生成Fe
3+
，Fe
3+
与残留的正极电解液生成Fe4[Fe(CN)6]3沉淀；排出酸液和未反应的Fe
3+
；向电堆或电池内通入碱液进行碱洗，使Fe4[Fe(CN)6]3沉淀溶解，并排出溶解物。2.根据权利要求1所述的碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，其特征在于：所述酸液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，其特征在于：所述酸液的浓度为0.5M
‑
1M。4.根据权利要求1所述的碱性全铁液流电池中电堆微量窜液处理方法，其特征在于：所述碱液为NaOH溶液、KOH溶液、磷酸三钠溶液中的一种或多种。5.根据权利要求1或4所述的碱性全铁液流电池中电堆微...

【专利技术属性】
技术研发人员：田杜，杜飞跃，李雪，李志港，郭休链，
申请(专利权)人：巨安储能武汉科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：