[發明專利]一種釩電池電解液濃度在線檢測的方法

無效

• 申請號: 201210077329.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102621085A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 吳雄偉;劉素琴;劉燦明;高潮;李曉剛;王輝憲;李輝勇;鐘美娥;夏宇飛;劉錦偉
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/33;G01N21/35
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域：

本發明涉及一種釩電池電解液濃度在線檢測的方法，具體地說涉及一種采用紫外可見分光光度法，研究單價態的二價釩離子V(II)體系、三價釩離子V(III)體系和四價釩離子V(IV)體系，并在定性定量分析混合價態的二價釩與三價釩離子V(II)/V(III)混合溶液體系和三價釩與四價釩離子V(III)/V(IV)混合溶液體系的同時，在線快速分析檢測釩電池電解液濃度的方法。

背景技術：

隨著人們對燃煤和石油等造成大氣污染等環境問題的日益關注以及全球普遍面臨的能源緊張困境，可再生能源的研究與利用一直成為現代科學研究的前沿和熱點。然而，風能、太陽能及小水電等可再生能源具有發電過程不穩定和不連續的特點。開發和建設配套的高效，廉價，安全以及低污染的蓄電儲能裝置，具有重大的理論意義和實際應用價值。

自1984年，澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)Marria?Kazacos提出全釩液流電池這一概念以來，全釩液流儲能系統因其具有無污染、長壽命、高能量效率和維護簡單等優點，在太陽能、風能儲存和并網，以及電網調峰、偏遠地區供電系統、不間斷電源等領域展示出巨大的應用前景和研究潛力。

全釩液流電池(Vanadium?Redox?Battery，VRB)以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內，在機械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動，采用質子交換膜作為電池組的隔膜，電解質溶液平行流過電極表面并發生電化學反應，通過雙電極板收集和傳導電流，從而使得儲存在溶液中的化學能轉換成電能。

電池的主要結構包括端板、集流體、液流框、電極、隔膜等。其工作過程主要由正極電解液、隔膜、負極電解液控制。正極電解液的主要組成為V(V)和V(IV)離子的硫酸溶液，以及一些活性添加劑；隔膜一般采用美國生產的Nafion膜；負極電解液主要組成為V(III)和V(II)離子的硫酸溶液。

隨著釩電池的研究和應用的發展，對釩電池電解液中各價釩離子作定量分析，特別是同時定量檢測受到了很多研究者和企業的關注。從而，可以隨時確切了解電池充放電過程中電化學反應發生的程度，控制電池的充放電過程。另外，及時了解電池充電過程中釩不同價態的定量轉變，也可有效地監測釩電池的充電效率。顯然，建立經濟、簡便有效的釩電池電解液的分析方法對釩電池的運行有著極其重要的作用。

目前，釩電池電解液的分析方法主要有氧化還原滴定法、電位滴定法、原子吸收法、紫外可見分光光度法、氧化還原電位法等。其中原子吸收法只能測試總釩離子濃度。而氧化還原電位法仍存在不夠穩定(易分解)，選擇性差(干擾多)等問題，電位滴定法需要滴定兩份數據才能得到總釩離子濃度和電荷狀態。紫外可見分光光度法可在其線性區間，不同吸收波長下測定相關價態的釩離子濃度，進而得到總釩離子濃度和電荷狀態，并因其具有簡便迅速的特點，有作為對釩電解液動態定量分析的潛質，并具有一定的商業應用價值。1994年，Kanji?Sato，Kashima曾經報道過利用紫外分光光度法同時定量測定釩電池電解液的方法。但是，Kanji?Sato的工作中只進行了定性分析，并沒有做到定量同時檢測電解液濃度。Jen-Fon?Jena，Mei-Hwa?Wu，Thomas?C.Yang曾提出過以EDTA作為螯合劑，利用紫外光譜法測定V(IV)/V(V)體系。但是對于利用紫外分光光度法同時定性定量地測定釩電池的V(IV)/V(III)以及V(III)/V(II)的混合體系電解液尚無相關報道。

發明內容：

本發明的目的是提供一種操作簡單而高效的釩電池電解液濃度在線檢測的方法，利用紫外可見分光光度法定性定量地分析不同價態的單價態釩離子電解液體系和混合價態釩離子電解液體系，并對單價態和混合價態的釩離子電解液的濃度進行精確的在線檢測，從而快速、簡單地監控釩電池電解液中釩離子的價態變化，并彌補混合價態釩離子電解液體系在快速在線分析方面的空白。

為實現所述目的，本發明釩電池電解液濃度在線檢測的方法，技術方案如下：