[發明專利]一種電解反應裝置及其制備釩電池電解液的方法

在審

• 申請號: 201410152160.8
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN105006584A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 周漢濤
• 申請（專利權）人: 江蘇碩陽電子科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及液流電池的制造領域，特別是液流電池釩電解液的生產設備和方法。

背景技術

全釩氧化還原液流電池（簡稱釩電池）是一種以釩離子溶液為活性物質和電解液的液流電池。釩電解液是整個電池的核心，其生產技術和生產成本制約著釩電池的發展和應用。一般的，釩電池電解液分為正極電解液和負極電解液，其中正極電解液由V⁵⁺和V⁴⁺組成，負極電解液由V³⁺和V²⁺構成。由于在自然界中釩通常以+5價的五氧化二釩或釩酸銨的形式存在，因此釩電解液的制備方法通常是將五氧化二釩或釩酸銨通過化學或電化學方法進行還原，來得到V⁴⁺、V³⁺和V²⁺。

????近年來，研究者開始采用電解方法將V⁵⁺進行電化學還原制備低價態釩電解液，這種方法不需要高溫和有毒氣體參與反應，操作簡便而且環保。已有的電解制備方法一般采用單一電解池，即電解池內兩側裝有一對電極，中間的隔膜把電解池分隔成正、負極室，將硫酸和五氧化二釩或釩酸銨的混合物置于負極室，正極室通常注入與負極室溶液具有相同離子強度的硫酸鈉或硫酸鎂的硫酸溶液，外電路接通后，負極室中的V⁵⁺就被還原成V⁴⁺、V³⁺或V²⁺。

這種單一電解池雖然結構簡單，便于操作，但也同樣存在一些缺陷：首先，為增大反應空間以增大產量，其正負極距離通常較大，這樣會導致電解過程中電化學反應極化增大，電流效率降低，從而造成電能浪費，反應時間增長；其次，單一電解池只有一個反應容器，加料后必須等待反應完全方可獲得產品，這種間斷式生產過程的生產周期受反應時間控制，反應時間增長，其生產周期也會增長，這樣會造成時間浪費；再次，由于V⁵⁺會被還原成V⁴⁺、V³⁺或V²⁺，采用單一電解池制備電解液，產品的釩離子價態難以控制，且V^2+?極易被氧化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：單一電解池生產效率低、生產周期長，電能和時間的浪費問題。

本發明的目的是，提供了一種由多個電解池組成電解反應裝置，以及利用此裝置制備釩電池電解液的方法，以提高電解反應效率，縮短生產周期，方便有效地控制產品電解液中釩離子價態。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種電解反應裝置，包括電解池組、加料反應容器、沉降池、輸液管路和泵，其特征在于，還包括一個檢測儀和數據傳送裝置；所述的檢測儀安裝于所述的加料反應容器內且和所述數據傳送裝置連接，并通過所述的數據傳送裝置顯示信息并發送信息到控制中心；所述的電解池組分別設置有陰極進液口和陰極出液口和出液口，所述的電解池組連接直流電源；所述的加料反應容器包括進液口、進液口及出液口，所述的其中一個進液口可拆卸地連接蓋件，所述的另一個進液口通過輸液管路連接所所述的電解池組的陰極出液口；所述的沉降池設置有進液口、上出液口、下出液口，所述的進液口和所述加料反應容器的出液口通過輸液管路連接，所述的上出液口和所述的電解池組的陰極進液口通過輸液管路相連，所述的下出液口和所述的加料反應容器的進液口通過輸液管路相連；所述的泵連接所述的加料反應容器，所述的泵連接有外接電源。

進一步地，所述的數據傳送裝置包括一個顯示屏和無線網絡收發裝置。

進一步地，所述的加料反應容器內安裝有攪拌器。

進一步地，電解池組由2個或2個以上對稱電解池模塊串聯而成，每個模塊包括電解池框、電極板、隔膜，其中處于電解池最外側的電極板為單電極板，處于電解池組中間的電極板為雙極板，多個電解池模塊通過壓濾機方式組裝成電解池組。

進一步地，電極板材質可以用石墨板、導電塑料、鈦或鈦合金制備而成，其中進行陽極反應的一面一般要涂覆催化劑涂層，包括鉑、銠、銥、鈀，或這些金屬彌散在導電的氧化物基體中；電解池框可用PVC、PP或PE制成；隔膜可以采用PP氈、微孔玻璃纖維膜、超分子微孔PE膜或Nafion膜。

一種利用上述電解反應裝置制備釩電池電解液的方法，包括如下步驟：