一种铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于本专利技术涉及电化学储能领域，具体涉及一种铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用，尤其涉及一种用于非氟碳氢多孔膜的高电流密度
、
低衰减的铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]当今时代堪称“世界能源时代”，世界能源形势的热点问题更是举世瞩目
。
当前世界能源使用结构仍然是以石油
、
天然气和煤炭三大传统能源为主，以核能
、
风能
、
生物质能等清洁能源为辅，并大力开发新能源
。
目前全世界能源年总消费量约为
134
亿吨标准煤，其中石油
、
天然气
、
煤等化石能源占
85
％，大部分电力也是依赖化石能源生产的，核能
、
太阳能
、
水力
、
风力
、
波浪能
、
潮汐能
、
地热等能源仅占
15
％
。
[0003]新能源的开发利用引人瞩目，太阳能
、
风能
、
地热能
、
海洋能
、
生物质能等可再生能源的研发迅速展开，到本世纪中期，人类有望进入“新能源时代”。
由于资源特性，风电
、
光伏发电具有间歇性和不稳定性
。
大规横新能源接入影响贯穿电力系统从生产
、
输送到消费的全部环节，给电力系统的安全稳定运行带来挑战
。
新能源的消纳问题愈发突出，对长时储能提出了更高要求
。
[0004]目前，锂离子电池是市面上最常见的储能技术，被广泛应用于动力电池储能
。
由于其功率和容量耦合，成本将随着时长的增加成倍增长，所以它不适合做长时储能
。
而液流电池的电解液储存在电堆外部的储液罐中，通过泵输送到电堆内部，在电极处进行氧化还原反应，反应后的活性物质随着电解液流回外部储液罐
。
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首选之一
。
铁铬液流电池是较受关注的液流电池之一，其利用溶解在盐酸溶液中的铁
、
铬离子价态差异进行充放电
。
但铁铬液流电池的负极
Cr
2+
/Cr
3+
电对相较于正极
Fe
2+
/Fe
3+
电对在电极上的反应活性较差，且铁铬液流电池
Cr
2+
/Cr
3+
电对的氧化还原电位
‑
0.41V
，接近水在碳电极表面析出氢气所需的过电位，再加上由反应活性较差所造成的明显极化损失，在常温下，铁铬液流电池的负极在充电末期会出现析氢现象，降低电池系统的库仑效率；此外，铁铬液流电池一般在较高的温度环境下工作，加剧了析氢反应，导致电池衰减较快
。
因此，提高铁铬液流电池的铬离子活性
、
减少体系析氢量，并且铬的络合物可以有效降低铬离子在正负极间的迁移，减少正负极电解液交叉污染，实现低衰减
、
高电流密度
、
长周期运行对消纳绿电显得尤为重要
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种铁铬液流电池电解液及其制备方法和应用
。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供一种铁铬液流电池电解液的制备方法，所述制备方法包括以
下步骤：
[0008](1)
将络合剂
a
加入氯化铬溶液中加热至完全溶解，得到第一混合液；
[0009](2)
将络合剂
b
加入第一混合液中，待完全溶解后加热活化，得到第二混合液；
[0010](3)
向第二混合液中加入氯化亚铁溶液和蒸馏水得到第三混合液，作为负极电解液；
[0011](4)
向第三混合液中加入盐酸得到第四混合液，作为正极电解液；
[0012]其中所述络合剂
a
为氯化铵；所述络合剂
b
为氨水
。
[0013]在本专利技术中，所述采用氯化铵
、
氨水作为络合剂，在特定工艺下让铵根与铬离子络合，形成稳定的络合结构
。
一方面可以提高铬离子的活性和稳定性，另一方面铵根离子的引入，降低体系酸量，进而降低体系析氢量，实现高电流密度下的低衰减充放电运行
。
[0014]优选地，步骤
(1)
所述氯化铬溶液中盐酸浓度低于
0.1mol/L
，例如可以为
0.09mol/L、0.07mol/L、0.05mol/L、0.03mol/L、0.02mol/L
或
0.01mol/L
，在本专利技术中，所述氯化铬溶液为氯化铬水溶液，呈弱酸性，酸性来源于制备过程中盐酸残留
。
[0015]优选地，步骤
(1)
所述氯化铬溶液中氯化铬的浓度为1‑
1.5mol/L
，例如
1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L
或
1.5mol/L。
[0016]优选地，步骤
(1)
所述氯化铬与络合剂
a
的摩尔比为
0.5
～
1.2:1.0
～
2.5
，例如
0.5:1、0.8:1、1:1、1.1:1、1.2:1、0.5:1.3、0.5:1.5、0.5:1.8、0.5:2.0、0.5:2.5、0.8:1.4、0.8:1.8、0.8:2.0、0.8:2.5、1:1.3、1:1.5、1:1.8、1:2.0、1:2.3、1:2.5、1.1:1.3、1.1:1.5、1.1:1.8、1.1:2.0、1.1:2.5、1.2:1.3、1.2:1.6、1.2:1.8、1.2:2.0、1.2:2.5
等
。
[0017]优选地，步骤
(1)
所述加热的温度为
80
～
100℃(80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、98℃
或
100℃)
，加热时间为
10
‑
30min(
例如
10min、15min、18min、20min、25min、28min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铁铬液流电池电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)
将络合剂
a
加入氯化铬溶液中加热至完全溶解，得到第一混合液；
(2)
将络合剂
b
加入第一混合液中，待完全溶解后加热活化，得到第二混合液；
(3)
向第二混合液中加入氯化亚铁溶液和蒸馏水得到第三混合液，作为负极电解液；
(4)
向第三混合液中加入盐酸得到第四混合液，作为正极电解液；其中所述络合剂
a
为氯化铵；所述络合剂
b
为氨水
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述氯化铬溶液中盐酸浓度低于
0.1mol/L
；优选地，所述氯化铬溶液中氯化铬的浓度为1‑
1.5mol/L。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述氯化铬与络合剂
a
的摩尔比为
0.5
～
1.2:1.0
～
2.5。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述加热的温度为
80
～
100℃
，加热时间为
10
‑
30min。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
所述络合剂
b
的质量百分比浓度范围为1％～
10
％
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：占园进，陈明轩，程西川，南江，尹晓耕，
申请(专利权)人：湖北振华化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：