[發明專利]適用于液流釩電池的硫酸氧釩制備方法

無效

• 申請號: 201010140475.2
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN102198957A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 仲曉玲;劉素琴;張慶華;黃可龍;李茜;覃定員;吳雪文;李虹云;劉維維
• 申請（專利權）人: 湖南維邦新能源有限公司
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;H01M10/18;H01M10/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛

技術領域

本發明涉及電解液技術領域，具體而言，涉及一種用于制備硫酸氧釩的方法及其應用。

背景技術

全釩液流氧化還原電池(all?vanadium?redox?flow?battery，VRB)具有使用壽命長，充放電方式靈活，可大電流深度充放電，無交叉污染和能量損失等諸多優點，被認為是最具有應用前景的綠色儲能電池。作為全釩液流氧化還原電池核心的電解液，受到了廣泛的關注。通常，釩電池主要采用硫酸氧釩(VOSO₄)溶液作為電池的電解液，所以硫酸氧釩的制備方法以及質量直接影響著電解液的性能。

通常采用以下技術方案合成硫酸氧釩電解液：方法一，V₂O₅放入硫酸加熱溶解，然后冷卻稀釋，加入還原劑還原，反應完全后蒸發結晶，脫水，制得VOSO₄淺藍色粉末。常用還原劑有草酸、乙酸、酒石酸、硫化氫、亞硫酸、或者具有還原性的金屬鹽。方法二，電解釩氧化物、釩酸銨等硫酸混合物制備硫酸氧釩溶液，經濃縮結晶得到硫酸氧釩晶體。

然而，上述相關技術中的技術方案至少存在以下問題：如果采用方法一，只能利用有限的幾種還原劑將V₂O₅還原成易溶于水的VOSO₄，而且這樣制得的硫酸氧釩的濃度不高。并且，由于使用還原劑，由還原劑引入的雜質不易除去，例如，當還原劑采用草酸、乙酸、酒石酸等時，由于該還原劑還原性弱，試劑消耗大，過量的物質不易除去；當還原劑采用硫化氫，其還原性能好，反應速度快，但硫化氫在水中溶解量少，毒性大，污染環境并危害身體，當還原劑采用亞硫酸時，亞硫酸不穩定，溶液在反應過程中溢出大量二氧化硫，污染環境；當還原劑采用具有還原性的金屬鹽時，則容易引入金屬雜質，影響制得的硫酸氧釩溶液質量。另外，硫酸溶解V₂O₅的反應需要在300℃高溫下進行，這樣就對反應的設備要求較高。如果采用方法二制備硫酸氧釩，則存在銨根離子不易除去，工藝流程時間長，效率低等問題。

由于硫酸氧釩為全釩液流氧化還原電池的電解液原材料，其制備工藝及制備方法直接影響到電解液的性能，其中在電解液中存在的一些成份，如釩鹽、剩余還原劑對電解質的性能有較大的影響，尤其影響電解液的活性和長期循環穩定性。因此，全釩液流氧化還原電池系統的產業化迫切需要新的可以低成本獲得硫酸氧釩的制備方法、工藝條件、以及新的電解質配方體系，以適應全釩液流氧化還原電池低成本、高活性的使用需求。

發明內容

本發明旨在提供一種用于制備硫酸氧釩的方法，本發明采用的制備方法中利用了一種還原劑，該還原劑完全為純天然產物，還原能力強，對人體無毒害作用，能夠解決現有技術中還原劑消耗大，以及還原劑殘留所造成的各種污染問題。并且，本發明提供的制備方法還能夠解決相關技術中存在的制備得出到的硫酸氧釩電解液濃度不高，工藝流程復雜，對設備的要求較高而導致的生產成本增加問題。

本發明的目的之一在于提供一種制備硫酸氧釩溶液的方法，該方法包括：A.將濃硫酸配置成2.0M-6.0M的稀硫酸溶液，趁熱向制得的稀硫酸中加入五氧化二釩，充分攪拌；B.加入還原劑，繼續充分攪拌，制得硫酸氧釩溶液。優選地，制得的硫酸氧釩溶液的濃度為2-4M。

本發明采用的還原劑，可以選自黃烷醇類化合物、花色苷類化合物、黃酮類化合物、黃酮醇類化合物、酚酸類化合物、或者維生素類物質中的任意一種或多種。在本發明所舉具體實施例中，采用的黃烷醇類化合物可以是培兒茶素、兒茶素、表兒茶素、阿福豆素中的任意一種或多種；采用的花色苷類化合物可以是矢車菊素、飛燕草素、天竺葵素、芍藥素、錦葵素中的一種或多種；黃酮類化合物可以是黃芩素或者黃芩苷，或者是二者的混合物；黃酮醇類可以是槲皮素或者蘆丁，或者是二者的混合物；酚酸類化合物選自沒食子酸、原兒茶酸、五倍子酸中的任意一種或多種；維生素類物質選自維生素C或其衍生物。

在本發明的一個具體實施例中，所述還原劑是茶多酚，其中兒茶素的含量大于茶多酚各成分總量的60％。

在本發明的另一具體實施例中，所述還原劑是維生素C。

在本發明提供的具體實施例中，在步驟B中還原劑以重量體積比0.1％～20％的比例加入到反應體系中。

在上述制備硫酸氧釩溶液的方法中，當希望得到的產品為硫酸氧釩粉末時，優選采用的硫酸濃度為2-4M；如果直接將制得的硫酸氧釩溶液作為釩電池的電解液時，硫酸的優選濃度為4-6M。