【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液流电池储能，具体是一种新型水系全铁液流电池负极电解液的配制方法。
技术介绍
1、随着社会的发展和人们环保意识的增强，合理利用清洁能源已经受到世界各国的重视，因此太阳能、风能、潮汐能等可再生能源的利用发展迅速。然而，可再生能源的间歇性和不确定性限制了它们发展，亟需发展安全高效的储能技术使可再生能源持续、稳定地输出电力，实现效益最大化。液流电池作为最具潜力的大规模化学储能技术，将可再生能源产生的电能以化学能的形式储存起来，需要时再将化学能转化为电能稳定输出。另外，液流电池还具有容量无限性、设计灵活性和高安全性的特点，被认为是最有前途的大规模储能技术。
2、液流电池的基本组成包括电极、双极板、隔膜和电解液储罐。液流电池工作时，电解液被泵入电堆两侧的多孔电极中，离子交换膜将正负极腔室隔开以防电解液混合、离子互串等现象的发生，电池的电化学氧化还原反应发生在电极表面。目前已经实现商业化的液流电池是全钒液流电池，但由于其电解液成本较高，在一定程度上也限制了其大规模应用。铁铬液流电池是历史意义上的第一个液流电池，其成本低廉、资源丰富，是最具成本效益的储能系统之一，但由于负极cr3+/cr2+的氧化还原活性较低，造成其易失活、循环性弱等特点。全铁液流电池同样有着成本低廉、资源丰富的优势，在具有氧化还原活性的铁配合物中，亚铁氰化物由于其低成本、无毒性和在中性或碱性条件下的循环稳定性，被认为是最常用的质子型氧化还原活性物质，常用于正极氧化还原活性物质。而在负极侧，通常采用不同的配合物来调节fe3+/fe2+的配位环境，改变
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服全铁液流电池现有技术的缺点，提供一种在中性、弱碱性环境下的新型水系全铁液流电池负极电解液。本方法加入适当的螯合剂并调节配位环境，使其与fe3+/fe2+进行配位形成配体化合物，来降低活性物质的跨膜运输，保证以较低的成本提高电解液的稳定性，进而提高了电池寿命。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种新型全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：电解液的成分包括含铁盐类化学品与螯合剂形成的配合物、支持电解质、辅助电解质；
4、铁盐类化学品选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中一种或多种，螯合剂选自亚氨基二乙酸(ida)及其衍生物类化学品中的一种或几种，所述衍生物类化学品选自亚氨基二乙腈、亚氨基二乙酸二乙酯、亚氨基二乙酸钠、亚氨基二乙酸二钠中一种或多种，溶液中的支持电解质选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种；辅助电解质选自氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、氯化钠、氯化铵、硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵中一种或多种；
5、铁盐类化学品在电解液中的浓度为0～2mol/l且不为0，优选范围为0.2～1.5mol/l；螯合剂为铁元素摩尔数的1.5-2.5倍，优选2倍；支持电解质的浓度为0～10mol/l，优选0～6mol/l，进一步优选1～4mol/l；辅助电解质浓度0～3mol/l；同时电解液ph范围为7～12。
6、所述的全铁液流电池负极电解液的配制方法，其特征在于以下工艺步骤：
7、步骤1)在反应器中通入氮气排净空气，将适量的支持电解加入去离子水充分搅拌至完全溶解；
8、步骤2)在步骤1获得的支持电解质溶液中，加入适量的含铁盐、螯合剂和辅助电解质充分搅拌至完全溶解，充分混合均匀后静置6～48h使用。
9、本专利技术所得一种水系全铁液流电池，其特征在于，包括上述权利要求任一项所述的电解液，其运行温度为10～70℃。
10、与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点及有益效果：
11、1.本专利技术通过在加入亚氨基二乙酸类配体与含铁盐进行络合，利用配合物的大位阻效应提升电池的稳定性，增强全铁液流电池的竞争力。
12、2.本专利技术在温和的ph条件下提高了fe3+/fe2+的稳定性，使溶液保持均一状态、没有氢氧化铁沉淀析出，有效提高了电池的运行稳定性和循环寿命。
13、3.本专利技术所使用的原料成本低廉，性能稳定，合成方法简单易操作，适合大规模储能技术。
14、总之，本专利技术以极具成本优势的含铁盐和亚氨基二乙酸类配体为原料，制备出一种新型全铁液流电池的负极电解液。通过调节配位环境，加入适当的螯合剂，使其与fe进行配位进而形成配体化合物，来降低活性物质的跨膜运输。电解液制备过程简单，有利于大规模的发展及工业化生产。
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1.一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：电解液的成分包括含铁盐类化学品与螯合剂形成的配合物、支持电解质、辅助电解质；螯合剂选自亚氨基二乙酸(IDA)及其衍生物类化学品中的一种或几种；同时电解液pH范围为7～12。
2.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：铁盐类化学品选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中一种或多种。
3.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：所述亚氨基二乙酸(IDA)衍生物类化学品选自亚氨基二乙腈、亚氨基二乙酸二乙酯、亚氨基二乙酸钠、亚氨基二乙酸二钠中一种或多种。
4.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：溶液中的支持电解质选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种；辅助电解质选自氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、氯化钠、氯化铵、硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵中一种或多种。
5.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：铁盐类化学品在电解液中的浓度为0～2mol/L且不为0，优选范围为0.2～1.5mo
6.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：支持电解质的浓度为0～10mol/L，优选0～6mol/L，进一步优选1～4mol/L；辅助电解质浓度0～3mol/L。
7.利要求1-6任一项所述的全铁水系液流电池负极电解液的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
8.一种水系全铁液流电池，其特征在于，包括利要求1-6任一项所述的全铁水系液流电池负极电解液。
9.权利要求8所述的水系全铁液流电池，其运行温度为10～70℃。
...【技术特征摘要】
1.一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：电解液的成分包括含铁盐类化学品与螯合剂形成的配合物、支持电解质、辅助电解质；螯合剂选自亚氨基二乙酸(ida)及其衍生物类化学品中的一种或几种；同时电解液ph范围为7～12。
2.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：铁盐类化学品选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中一种或多种。
3.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：所述亚氨基二乙酸(ida)衍生物类化学品选自亚氨基二乙腈、亚氨基二乙酸二乙酯、亚氨基二乙酸钠、亚氨基二乙酸二钠中一种或多种。
4.按照权利要求1所述的一种全铁水系液流电池负极电解液，其特征在于：溶液中的支持电解质选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种；辅助电解质选自氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙振宇，杨家辉，郝磊端，徐亮，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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