一种全钒液流电池钒电解液制备系统及方法技术方案

本申请涉及一种全钒液流电池钒电解液制备系统及方法，涉及钒电解液制备技术领域，制备系统包括：依次连通的生电解液反应釜、过滤装置、活化电解液反应釜、活化电解液贮罐、电解装置、熟电解液贮罐；生电解液反应釜和活化电解液反应釜内均设置有加热器，生电解液反应釜的一侧设置有送料系统。本申请采用送料装置输送五氧化二钒，将五氧化二钒匀速、等量的输送至生电解液反应釜中，使五氧化二钒和酸溶液反应，制得生电解液，避免手动控制五氧化二钒的添加量及添加速率，提高控制精确度，使反应更可控，降低安全隐患，提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种全钒液流电池钒电解液制备系统及方法


[0001]本申请涉及钒电解液的制备
，尤其是涉及一种全钒液流电池钒电解液制备系统及方法。

技术介绍

[0002]电解液是化学电池、电解电容等使用的介质，用于不同行业。随着清洁能源的快速发展，储能技术尤为重要。全钒液流电池(钒电池)是利用电解液中不同价态的钒离子实现电能的存储和转化，具有储能功率大、充放电效率高、循环次数多、设备简单、安全环保等优点。
[0003]现有技术中，制备钒电解液的工艺主要是：将五氧化二钒和酸性溶液反应得到生电解液，再将生电解液经过活化处理后，得到钒电解液。但五氧化二钒属于强氧化剂，具有很高的氧化能力。它能够与酸溶液发生强烈的氧化反应，导致其与酸性溶液的反应速率极快。而反应过快会产生大量二氧化碳和热量，导致电解液质量较差，甚至容易造成安全事故。因此，在制备钒电解液时，需要通过观察反应的进度，调整五氧化二钒的添加量和添加速度，但是该调整方法不够准确，对反应的控制精准度较低，使钒电解液的制备过程的可控性较差。

技术实现思路

[0004]为了精确的控制钒电解液的制备过程，本申请提供一种全钒液流电池钒电解液制备系统及方法，通过在生电解液反应釜上设置送料系统，提前预设五氧化二钒的重量，该送料系统根据设定好的重量来自动控制送料量及送料速率，使送料量及送料速率保持稳定，提高控制精确度，使钒电解液的制备过程更可控。
[0005]第一方面，本申请提供一种全钒液流电池钒电解液的制备系统，制备系统包括：依次连通的生电解液反应釜、过滤装置、活化电解液反应釜、活化电解液贮罐、电解装置、熟电解液贮罐；生电解液反应釜和活化电解液反应釜内均设置有加热器，生电解液反应釜的一侧设置有送料系统。
[0006]通过设置送料系统，在生产钒电解液时，仅需要将足量的五氧化二钒放置于送料系统中，然后设定送料系统的称重程序程序，使送料系统实现自动送料，且能够将每次送料量和送料速率保持一致。在生成钒电解液的过程中，五氧化二钒能够缓慢匀速的持续添加，使反应更可控。避免反应过快放出大量气体和热量，导致爆炸等安全问题的发生，同时能够提高反应制得的钒电解液的纯度。
[0007]进一步地，上述送料系统包括相连的称重系统和送料通道，送料通道连通于生电解液反应釜内，送料通道下端设置有阀门，称重系统用于控制阀门打开或关闭。
[0008]通过采用上述技术方案，在制备五氧化二钒时，预先在称重系统中设定五氧化二钒的临界值，然后利用送料通道输送五氧化二钒。当称重系统接检测到称重超过临界值时，
称重系统调节阀门，将阀门关小，限制五氧化二钒沿送料通道的送出量和送出速率；当称重系统检测到称重小于临界值时，称重系统调节阀门，将阀门开大，提高五氧化二钒沿送料通道的送出量和送出速率。以便于调节送料通道进入生电解液反应釜的五氧化二钒的重量和流速，使生电解液反应釜中的反应速率可根据五氧化二钒的添加量精确控制，减少主观因素的影响，提高钒电解液的制备过程的可控性。
[0009]进一步地，上述送料通道呈螺旋状，送料通道的顶盖上设有呼吸阀。
[0010]螺旋状的送料通道有助于缓冲五氧化二钒输送的速率，避免五氧化二钒流速过快，使反应不易控制的情况发生。送料系统内配置有多套高精度称重传感器，其送料通道的螺旋采用斜坡倾角结构，保证物料正常流动。
[0011]进一步地，上述过滤装置包括依次连通的生电解液缓冲罐、过滤设备以及生电解液储罐；过滤设备包括粗滤系统和精滤系统，粗滤系统与精滤系统通过循环罐与生电解液缓冲罐连通，且精滤系统通过清洗罐与生电解液储罐连通；粗滤系统包括粗过滤器；精滤系统包括精滤膜组件。
[0012]进一步地，上述精滤膜组件的过滤精度小于0.2μm。
[0013]进一步地，上述制备系统还包括尾气吸收塔，尾气吸收塔连通生电解液反应釜和活化电解液反应釜。
[0014]钒电解液制备过程中，五氧化二钒和酸溶液反应后，会产生大量二氧化碳。生成的二氧化碳进入尾气吸收塔吸收，避免直接排出大气中，有利于降低污染，提高环保性。
[0015]第二方面，本申请提供一种全钒液流电池钒电解液的制备方法，其利用上述制备系统实现，制备方法包括：将酸溶液和水输送至生电解液反应釜中混合，利用加热器加热后，加入表面活性剂，得到调制液；用送料装置将五氧化二钒加入调制液中搅拌3
‑
5h，进行复分解反应，制得生电解液；将生电解液冷却后输送至过滤装置中过滤后，输送至活化电解液反应釜中进行活化处理，制得活化电解液，活化处理处理时的温度变化范围为35
‑
55℃；将活化电解液输送至电解装置中进行熟化处理，充放电3
‑
6h后，制得全钒液流电池钒电解液，全钒液流电池钒电解液贮藏于熟电解液贮罐中。
[0016]通过采用上述技术方案，将制得的生电解液过滤后，将其中的金属杂质滤出，避免金属杂质堵塞后续装置的情况发生。将活化后的电解液进行熟化处理，有助于进一步去除电极表面的气体和杂质，如氧气、氢气、金属离子等，提高电极的稳定性和效率。
[0017]进一步地，上述酸溶液选自硫酸和二水合草酸中的至少一种，酸溶液的浓度为95
‑
99wt％。
[0018]进一步地，上述过滤装置包括依次相连的生电解液缓冲罐、膜过滤设备以及生电解液储罐；过滤设备包括粗滤系统和精滤系统，粗滤系统与精滤系统通过循环罐与生电解液缓冲罐连通，且精滤系统通过清洗罐与生电解液储罐连通；
粗滤系统包括粗过滤器；精滤系统包括精滤膜组件；过滤步骤包括：将生电解液加压后经循环罐输送至粗过滤器中过滤得到初滤液，初滤液输送至循环罐内；初滤液经循环罐输送至精滤膜组件中过滤后，得到滤液将滤液输送至活化电解液反应釜中。
[0019]进一步地，上述酸洗用的清洗剂选自硫酸、盐酸或硝酸中的一种。
[0020]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请采用送料装置输送五氧化二钒，精确控制五氧化二钒的添加量和添加速率，将五氧化二钒缓慢的输送至生电解液反应釜中，五氧化二钒、酸溶液反应和水反应后，制得生电解液，实现通过五氧化二钒的添加量来精确控制反应，避免主观因素的影响，提高控制精确度，使反应更可控，降低安全隐患，提高生产效率；2.本申请通过设置过滤装置，将制备的生电解液中的金属杂质等滤出，提高生电解液的纯度，避免金属杂质等堵塞活化电解液反应釜、电解装置等，提高生产安全性。
附图说明
[0021]图1是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图一；图2是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图二；图3是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图三；图4是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图四；图5是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图五；图6是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图六；图7是本申请实施例全钒液流电池钒电解液的制备系统流程图七。
[0022]附图标记说明：1、生电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：依次连通的生电解液反应釜、过滤装置、活化电解液反应釜、活化电解液贮罐、电解装置、熟电解液贮罐；所述生电解液反应釜和所述活化电解液反应釜内均设置有加热器，所述生电解液反应釜顶部设置有送料系统。2.根据权利要求1所述的全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于：所述送料系统包括相连的称重系统和送料通道，所述送料通道连通于所述生电解液反应釜内，所述送料通道下端设置有阀门，所述称重系统用于控制所述阀门打开或关闭。3.根据权利要求2所述的全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于：所述送料通道呈螺旋状，所述送料通道的顶盖上设有呼吸阀。4.根据权利要求1所述的全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于：所述过滤装置包括依次连通的生电解液缓冲罐、过滤设备以及生电解液储罐；所述过滤设备包括粗滤系统和精滤系统，所述粗滤系统与所述精滤系统通过循环罐与所述生电解液缓冲罐连通，且所述精滤系统通过清洗罐与所述生电解液储罐连通；所述粗滤系统包括粗过滤器；所述精滤系统包括精滤膜组件。5.根据权利要求4所述的全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于：所述精滤膜组件的过滤精度小于0.2
µ
m。6.根据权利要求1所述的全钒液流电池钒电解液制备系统，其特征在于：所述制备系统还包括尾气吸收塔，所述尾气吸收塔连通所述生电解液反应釜和所述活化电解液反应釜。7.一种全钒液流电池钒电解液的制备方法，其特征在于，其利用权利要求1
‑
6任一项所述制备系统，所述制备方法包括：将酸溶液和水输送至所述生电...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇小鑫，黄雅妮，邓国杰，
申请(专利权)人：四川能投建工集团设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：