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【技术实现步骤摘要】
(一)本专利技术涉及一种用于钒电解液价态调节的电解还原方法,属于电解合成领域,具体为以氢气的氧化反应为阳极反应,以钒离子的还原反应为阴极反应的用于钒电解液价态调节的电解还原方法。
技术介绍
0、(二)
技术介绍
1、全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。该电池的初始电解液为含3价和4价钒离子(3价和4价钒离子浓度接近)的硫酸水溶液,或者含3价和4价钒离子的硫酸水溶液分别作为负极室和正极室的初始电解液。电解还原方法是钒电解液价态调节(通常是从5价或者4价还原到3价)的重要方法,具有高效、准确等优点。目前工业上,用于钒电解液价态调节的电解还原方法主要使用析氧反应为辅助反应。众所周知,氧化铱阳极(通常是钛镀氧化铱电极)是最好的析氧阳极,不仅析氧过电位很低而且性能非常稳定。因此,用于钒电解液价态调节的电解还原方法普遍采用氧化铱阳极。氧化铱阳极的寿命与电极上的铱含量基本呈正比关系,10克/平方米铱含量的氧化铱电极在1000a/m2电流密度下,使用寿命可达2年左右。因此,氧化铱阳极的损耗是用于钒电解液价态调节的电解还原方法的主要成本之一。2021年初,金属铱的价格从400元/克涨到了1500元/克,至此一直高位运行。这给运行用于钒电解液价态调节的电解还原方法的企业带来了极大成本压力。另外,以析氧反应为辅助反应的电解还原方法用于钒电解液价态调节还存在阳极液不能长期使用的问题。
2、因此,急需开发一种不使用氧化铱阳极和阳极液或者阳极液能长期使用的能用于钒电解液价态调节的电解还原方法来替代现有方法。<
...【技术保护点】
1.一种用于钒电解液价态调节的电解还原方法,其特征在于,所述的方法以氢气的氧化反应为阳极反应,以钒离子的还原反应为阴极反应,以硫酸水溶液为电解液进行电解,将电解液中5价或4价钒还原成3价钒。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阳极反应发生在气体扩散电极或者膜电极上;所述阴极反应发生在碳素材料上。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碳素材料包括石墨片、碳纸、碳布、泡沫玻碳、碳毡、石墨毡。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述气体扩散电极由气体扩散层和催化层组成,所述气体扩散层为多孔的碳素或者金属材料,所述碳素材料为碳纸、碳布、石墨毡、碳毡或碳泡沫,所述金属材料为钛或银;所述催化层由铂碳或钯碳催化剂和粘结剂组成,所述粘结剂为聚四氟乙烯树脂或者Nafion树脂或者两者的混合物;所述气体扩散电极中铂或钯载量为0.1~0.5mg/cm2。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述膜电极由气体扩散层、催化层和阳离子膜组成,催化层位于气体扩散层和阳离子膜之间;所述气体扩散层为多孔的碳素或者金属材料,所述碳素材料为碳
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电解采用隔膜电解方式或无隔膜电解方式,所述隔膜电解方式采用的隔膜为阳离子膜或微孔膜。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述隔膜电解方式的电解装置由阳极和隔膜依次分隔为气体室、阳极室和阴极室,所述气体室用于通入氢气,阴极室内部设置阴极;采用含1-5mol/L硫酸+0-4mol/L钒离子的水溶液为阳极液;采用含1-5mol/L硫酸+1-5mol/L硫酸氧钒或1-5mol/L钒酸的水溶液为阴极液;在0-80℃、阴极电流密度2.5-30A/dm2、阳极电流密度4.8-58A/dm2下电解。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述无隔膜电解方式的电解装置由阳极分隔为气体室和电解室,所述气体室与电解室之间设置阳极,电解室内部设置阴极,所述气体室用于通入氢气;采用含1-5mol/L硫酸+1-5mol/L硫酸氧钒或1-5mol/L钒酸的水溶液为电解液;在0-80℃、阴极电流密度2.5-30A/dm2、阳极电流密度4.8-58A/dm2下电解。
...【技术特征摘要】
1.一种用于钒电解液价态调节的电解还原方法,其特征在于,所述的方法以氢气的氧化反应为阳极反应,以钒离子的还原反应为阴极反应,以硫酸水溶液为电解液进行电解,将电解液中5价或4价钒还原成3价钒。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阳极反应发生在气体扩散电极或者膜电极上;所述阴极反应发生在碳素材料上。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碳素材料包括石墨片、碳纸、碳布、泡沫玻碳、碳毡、石墨毡。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述气体扩散电极由气体扩散层和催化层组成,所述气体扩散层为多孔的碳素或者金属材料,所述碳素材料为碳纸、碳布、石墨毡、碳毡或碳泡沫,所述金属材料为钛或银;所述催化层由铂碳或钯碳催化剂和粘结剂组成,所述粘结剂为聚四氟乙烯树脂或者nafion树脂或者两者的混合物;所述气体扩散电极中铂或钯载量为0.1~0.5mg/cm2。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述膜电极由气体扩散层、催化层和阳离子膜组成,催化层位于气体扩散层和阳离子膜之间;所述气体扩散层为多孔的碳素或者金属材料,所述碳素材料为碳纸、碳布、石墨毡、碳毡或碳泡沫,所述金属材料为钛或银;所述催化层由铂碳或钯碳催化剂和粘结剂...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐颖华,鲁少卿,许浩亮,储诚普,程沛沛,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:
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