[發明專利]一種全釩液流電池負極電解質溶液釩離子濃度定量測定方法

在審

• 申請號: 201310694153.6
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104713923A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫佳偉;張華民;鐘和香;席曉麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及全釩液流電池電解質溶液釩濃度定量測定領域，特別是涉及一種全釩液流電池電解質溶液負極釩濃度的準確定量測定方法及其應用。

背景技術

全釩液流電池是一種新型的儲能系統，與傳統的儲能方式相比，具有充放電響應速度快、充電容量大且可調節、電池效率高、電池結構簡單等特點，在能源存儲方面尤其是再生能源的固定存儲具有突出的優勢。全釩液流電池的正負極電解質溶液中分別含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)釩化合物的溶液，它不僅是能量存儲的活性物質，更是全釩液流電池儲能及能量轉化的核心。要研究全釩液流電池的反應機理，就必須對電解質溶液中的釩離子進行研究，而由于V(Ⅱ)極易被空氣氧化，在有氧環境條件下所測結果不能準確反映其濃度。所以測定其準確濃度對全釩液流電池的研究有著重大意義。

目前，常見的釩離子測試方法有：

1．紫外分光光度法，其缺點：需要配置不同濃度的標準樣品，測試過程繁瑣，且測定高濃度釩離子時誤差大；且無法準確測定兩種釩離子共存時各自的濃度。

2．ICP（感應耦合等離子體）法，其缺點：檢測設備昂貴，且無法準確測定兩種釩離子共存時各自的濃度。

另外，在有氧環境下，V(Ⅱ)釩離子極易被氧氣氧化，使得測試結果不準確。

發明內容：

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種全釩液流電池負極電解質溶液釩離子濃度的準確定量測定方法及其應用，解決現有技術中存在的操作過程繁瑣、測試設備昂貴、準確結果不準確且不能同時檢測兩種共存釩離子的濃度等問題。

本發明的技術方案為：

一種全釩液流電池負極電解質溶液釩離子濃度的定量測定方法，包括以下步驟：

(1)配置硫酸磷酸緩沖液。硫酸磷酸緩沖液是由體積比為：50%的硫酸水溶液:50%的磷酸水溶液:水=(0.1-10):(0.1-10):1混合而成；

(2)配置高錳酸鉀標準溶液。用高錳酸鉀溶液作為滴定劑，用基準草酸鈉標定高錳酸鉀的準確濃度，基準草酸鈉用體積分數為10%的硫酸水溶液溶解。KMnO₄溶液摩爾濃度計算公式為：C_KMnO4＝1000*m/((V₂-V₃)*M)，其中：m代表基準草酸鈉的質量，單位g；V₂代表高錳酸鉀溶液的體積，單位ml；V₃代表空白試驗高錳酸鉀溶液的體積，單位ml；M代表基準草酸鈉的摩爾質量，單位g/mol；

(3)測試過程在無氧環境下進行。取待測負極釩電解質溶液V₁，用硫酸磷酸緩沖液稀釋，在一定溫度下，用步驟(2)已知濃度的高錳酸鉀進行氧化還原滴定，待氧化還原電位出現兩個突越（a、b）時，出現第二個突越時為滴定終點，出現第一個突越時、第二個突越時消耗的高錳酸鉀體積為V_a、V_b。其中滴定時所選溫度為50-90℃，優選溫度為70-80℃。

(4)根據突越點所消耗的高錳酸鉀體積計算出電解質溶液中二價及三價釩的濃度以及總釩濃度。

C_V(Ⅱ)=5C_KMnO4*V_a/V₁

C_V(Ⅲ)=5C_KMnO4*(V_b-2V_a)/V₁

C_V=5C_KMnO4*(V_b-V_a)/V₁

其中C_V(Ⅱ)代表V(Ⅱ)的摩爾濃度，單位mol/L；C_V(Ⅲ)代表V(Ⅲ)的摩爾濃度，單位mol/L；C_V代表總釩的摩爾濃度，單位mol/L；C_KMnO4代表KMnO₄的摩爾濃度，單位mol/L；V_a代表突越點a所消耗的KMnO₄體積，單位mL；V_b代表突越點b所消耗的KMnO₄體積，單位mL；V₁代表待測電解質溶液體積，單位mL。

(5)按上述步驟進行三組平行實驗。

本發明的優點：