电解制备全钒液流电池电解液的方法技术

本发明专利技术涉及全钒液流电池电解液的制备，公开了一种电解制备全钒液流电池电解液的方法

【技术实现步骤摘要】
电解制备全钒液流电池电解液的方法


[0001]本专利技术涉及全钒液流电池电解液的制备，具体涉及一种电解制备全钒液流电池电解液的方法
。

技术介绍

[0002]能源是人类社会存在与发展的物质基础
。
过去多年，煤炭
、
石油
、
天然气等化石燃料为基础的能源体系极大推动了人类社会的发展
。
然而，随着发展，资源日益枯竭，环境不断恶化
。
我国对此提出了“双碳”目标，传统电力系统将逐步被风能，太阳能等清洁可再生能源替代，成为我国未来发电系统的主力
。
但其不稳定性
、
间歇性和不可控性等缺点限制了发电输送
。
因此，发展大规模储能技术为有力推广推动清洁能源已成为大势所趋
。
而电化学储能以不受环境制约且绿色环保的优点，成为了大规模储能电站的首选之一
。
其中全钒液流电池技术成熟以及其有高安全性，循环寿命长等优点，是具有前景的电化学储能技术
。
[0003]全钒液流电池的电解液合成方法有：物理法
、
化学法和电解法等
。
物理法主要是将三价或四价钒氧化物溶于一定浓度的硫酸溶液中直接获得，但由于钒氧化物原料价格昂贵，成本较高，因而无法实现大范围工业化应用
。
[0004]目前工业化全钒液流电池的电解液合成主要是化学法和电解法
。
化学法主要是利用还原剂
(
还原性有机溶剂，还原性气体
)
将低廉的五氧化二钒粉末在加热活化后还原为四价电解液，还原气体的使用需要利用高压反应釜，因而对设备及工艺要求较高；过程中还容易产生杂质，对电解液性能造成影响；转化率较低，难以获得高浓度电解液；且还原性气体
SO2有毒，
H2易燃易爆，安全性较差
。
[0005]电解法一般采用具有隔膜的两室型电解槽，常恒流或恒压进行电解，阴极发生还原反应，而阳极相反
。
具有多种电解方式：阳极和阴极可同为四价钒离子，电解获得阳极五价钒离子电解液，阴极三价钒离子电解液；阳极和阴极分别为硫酸溶液和含高价的钒离子化合物，进行加热活化后电解，控制电解时间可得到四价
、
三价
、
二价钒电解液
。
电解法制备电解液过程中无杂质产生，工艺成本较低，但会消耗大量电能，且电解速率较慢
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的电解制备全钒液流电池电解液的电解速率较慢且耗能大问题，提供一种电解制备全钒液流电池电解液的方法，该方法能够有效提高电解速率，且能够有效降低电解过程中的能耗，降低全钒液流电解液的制作成本
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种电解制备全钒液流电池电解液的方法，所述方法包括：在阴极电解液中加入催化剂；所述催化剂含有改性纳米碳，所述改性纳米碳为羧基化纳米碳和
/
或羟基化纳米碳
。
[0008]优选地，相对于
1L
的阴极电解液，所述催化剂的添加量为
0.5
‑
2g。
[0009]优选地，所述改性纳米碳为羧基化纳米碳和羟基化纳米碳
。
[0010]进一步优选地，所述羧基化纳米碳和所述羟基化纳米碳的质量比为
1:2
‑
4。
[0011]更优选地，所述羧基化纳米碳选自羧基化碳纳米管
、
羧基化石墨烯和羧基化炭黑中的至少一种；所述羟基化纳米碳选自羟基化碳纳米管
、
羟基化石墨烯和羟基化炭黑中的至少一种
。
[0012]优选地，所述催化剂还含有聚乙烯吡咯烷酮
(PVP)。
[0013]进一步优选地，所述
PVP
和所述改性纳米碳的质量比为
1:0.5
‑
2。
[0014]优选地，所述阴极电解液的制备方法包括：将
V2O5和硫酸混合活化，然后与水性溶剂混合得到阴极电解液，所述水性溶剂为水或者硫酸溶液
。
[0015]进一步优选地，所述活化的条件至少包括：温度为
60
‑
90℃。
[0016]更优选地，在所述混合活化步骤中，所述
V2O5和所述硫酸的摩尔比为
1:2
‑
4。
[0017]进一步优选地，所述
V2O5在所述阴极电解液中的浓度为
0.2
‑
0.8mol。
[0018]进一步优选地，所述方法还包括：使所述催化剂在所述阴极电解液中分散
。
[0019]更优选地，使所述催化剂在所述阴极电解液中分散的方法包括：对含有催化剂的阴极电解液进行搅拌处理和超声处理
。
[0020]优选地，所述搅拌处理的条件至少包括：搅拌速率为
200
‑
400rad/min
，时间为1‑
2h
；所述超声处理的条件至少包括：超声功率为
200
‑
500W
，时间为1‑
2h。
[0021]优选地，所述方法采用恒流电解，所述恒流电解电流密度为
20
‑
120mA/cm2。
[0022]优选地，阳极电解液为硫酸溶液
。
[0023]进一步优选地，所述硫酸溶液的浓度为2‑
4M。
[0024]通过上述技术方案，在阴极电解液中加入羧基化纳米碳和
/
或羟基化纳米碳作为催化剂，能够有效提高电解速率，且能够有效降低电解过程中的能耗，降低全钒液流电解液的制作成本
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例
9、
对比例1制得的电解液
(
稀释到
0.1M)
与
0.1M
的
VOSO4的紫外吸光度，其中，
A
为
0.1M
的
VOSO4，
B
为对比例1制得的电解液
(
稀释到
0.1M)
，
C
为实施例9制得的电解液
(
稀释到
0.1M)
；
[0026]图2为本专利技术实施例9和对比例1的平均转化率变化图，其中，
A
为对比例1，
B
为实施例9；
[0027]图3为本专利技术实施例9和对比例1的平均功率变化，其中，
A
为对比例1，
B
为实施例9；
[0028]图4为本专利技术实施例6和对比例3的平均转化率变化图，其中，
A
为对比例3，
B
为实施例6；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电解制备全钒液流电池电解液的方法，其特征在于，所述方法包括：在阴极电解液中加入催化剂；所述催化剂含有改性纳米碳，所述改性纳米碳为羧基化纳米碳和
/
或羟基化纳米碳
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于
1L
的阴极电解液，所述催化剂的添加量为
0.5
‑
2g。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改性纳米碳为羧基化纳米碳和羟基化纳米碳；优选地，所述羧基化纳米碳和所述羟基化纳米碳的质量比为
1:2
‑
4。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述羧基化纳米碳选自羧基化碳纳米管
、
羧基化石墨烯和羧基化炭黑中的至少一种；所述羟基化纳米碳选自羟基化碳纳米管
、
羟基化石墨烯和羟基化炭黑中的至少一种
。5.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述催化剂还含有聚乙烯吡咯烷酮；优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮和所述改性纳米碳的质量比为
1:0.5
‑
2。6.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阴极电解液的制备方法包括：将
V2O5和硫酸混合活化，然后与水性溶剂混合得到阴极电解液，所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑年本，邱雪梅，孙志强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：