[發(fā)明專(zhuān)利]用于制備釩電池電池液的電解系統(tǒng)和電解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210513324.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102978647A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王遠(yuǎn)望
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉首市匯鋒礦業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25B1/00
• 分類(lèi)號(hào): C25B1/00;C25B9/00;H01M10/08
• 代理公司: 北京嘉予銘知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11407
• 代理人: 汪永生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釩電池液的制備方法，本發(fā)明還涉及釩電池液的制備裝置。

背景技術(shù)

全釩液流電池是一種新型的電能儲(chǔ)存裝置，其優(yōu)點(diǎn)是電池系統(tǒng)的輸出功率和儲(chǔ)能容量相互獨(dú)立，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活；能量效率高，可達(dá)70~80％;蓄電容量大，可達(dá)百兆瓦時(shí)；電池的可靠性高，可深度放電達(dá)90％以上；啟動(dòng)迅速；系統(tǒng)選址自由，不受地域限制；電池的大部分部件材料可循環(huán)使用，顯示了較大的成本優(yōu)勢(shì)；建設(shè)周期短，系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低；特別是具有運(yùn)行安全和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。

由于在成本、效率和安全等方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，因而是大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的首選。全釩液流電池的正極溶液由釩的四價(jià)和五價(jià)化合物組成，負(fù)極溶液由釩的二價(jià)和三價(jià)化合物組成。電池反應(yīng)如下：

正極：

負(fù)極：

含等摩爾的V3+和V4+離子的釩離子溶液可作為釩電池的正、負(fù)極電池液。而使用中的釩電池的正極電池液是含等摩爾的V4+和V5+離子的釩離子溶液，負(fù)極的電池液是含等摩爾的V2+和V3+離子的釩離子溶液。理想狀態(tài)下，充滿(mǎn)電后，正極電池液的釩離子全部是正五價(jià)，負(fù)極電池液的釩離子全部是正二價(jià)；充分放電后，正極電池液的釩離子全部是正四價(jià)，負(fù)極電池液的釩離子全部是正三價(jià)。

現(xiàn)有的制備釩電池液的方法有化學(xué)反應(yīng)法和電解法。由于化學(xué)法需要引入還原劑將高價(jià)釩還原成低價(jià)釩，會(huì)因此引入雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)降低釩電池的工作效能，而電解法則不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題，因此，目前電解法是制備釩電池液的主流方法。

CN1304640公開(kāi)了一種由三氧化二釩和五氧化二釩制備全釩液流電池電解質(zhì)溶液的方法：先將三氧化二釩和五氧化二釩在硫酸溶液中混合，用化學(xué)法制得硫酸氧釩溶液然后，將制得的硫酸氧釩溶液置于電解池的陰極，陽(yáng)極采用相同離子強(qiáng)度的硫酸鈉溶液，經(jīng)電解制得三價(jià)釩和四價(jià)釩各占50％的釩電池用溶液該專(zhuān)利不涉及電解池的結(jié)構(gòu)及電解方法。該專(zhuān)利采用三氧化二釩作為部分原料，相對(duì)于五氧化二釩成本較高。CN1719655A公開(kāi)了一種利用釩廠的釩液為原料制備釩電池洛液的方法：先將釩液用SO₂還原得到四價(jià)釩，加入添加劑后置于電解池中電解，得到三、四價(jià)各占50%的釩電池溶液。這種采用SO₂的作為多少會(huì)帶來(lái)安全隱患和環(huán)境問(wèn)題。另外，這兩個(gè)專(zhuān)利沒(méi)有涉及電解方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提出一種用于制備釩電池液的電解裝置，以達(dá)到連續(xù)并準(zhǔn)確控制電池液荷電態(tài)的技術(shù)效果。

本發(fā)明的另一目的是提出一種用于制備釩電池液的電解方法。

根據(jù)本發(fā)明的用于制備釩電池液的電解系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的第一電解池、第二電解池和第三電解池，所述系統(tǒng)還包括：第一閥轉(zhuǎn)換閥，介于所述第二電解池和第三電解池之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池的進(jìn)口和第一儲(chǔ)液槽；第二轉(zhuǎn)換閥，介于所述第一電解池和第二電解池之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池的進(jìn)口；第三轉(zhuǎn)換閥，介于第二儲(chǔ)液槽與所述第一電解池的進(jìn)口之間；第四轉(zhuǎn)換閥，介于所述第一儲(chǔ)液槽與所述第一電解池的進(jìn)口之間。所述第三電解池的出口連通至所述第一電解池的進(jìn)口。

在一種具體實(shí)施方式中，該電解系統(tǒng)還包括第五轉(zhuǎn)換閥，其介于所述第三電解池的出口與所述第一電解池的進(jìn)口之間，并且選擇性地連通至一個(gè)第三儲(chǔ)液槽。

該電解系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括分別測(cè)量第一電解池、第二電解池和第三電解池的流量計(jì)。

本發(fā)明還涉及用于制備釩電池液的電解方法，其采用三級(jí)電解池串聯(lián)運(yùn)行，并且具有以下特征：將出自一級(jí)電解池的電解液選擇性地：返回一級(jí)電解池，或者輸向二級(jí)電解池進(jìn)行二級(jí)電解；將出自二級(jí)電解池的電解液選擇性地：返回一級(jí)電解池，或者輸向第一儲(chǔ)液槽，用作正/負(fù)極電池液，或者輸向三級(jí)電解池進(jìn)行三級(jí)電解；將出自三級(jí)電解池的電解液選擇性地：返回一級(jí)電解池，或者輸向第三儲(chǔ)液槽，用作負(fù)極電池液。

采用本發(fā)明的裝置或方法，可以進(jìn)行連續(xù)電解制備電解液，可以采用低價(jià)態(tài)的釩反向使高價(jià)態(tài)釩快速還原，連續(xù)電解，提高電解速率，同時(shí)可根據(jù)需要，同時(shí)制備不同荷電態(tài)的電解液。本發(fā)明的電解操作方法簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)的裝置操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

在本文中，術(shù)語(yǔ)“選擇性地”是指一個(gè)轉(zhuǎn)換閥處于某一位態(tài)時(shí)與一個(gè)部件處于流體連通狀態(tài)。例如，表述“閥A介于部件B和C之間，并且選擇性地連通至部件D”的意思是：通過(guò)閥A可以選擇性地將部件A、B、C中的任意兩個(gè)之間導(dǎo)通，至少確保存在一種位態(tài)將A和B導(dǎo)通，存在一種位態(tài)將A和C導(dǎo)通。