[發明專利]A1型號鐵基液流電池及其正負極電解液與制備方法

在審

• 申請號: 201910240711.9
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110010947A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 謝志鵬;楊斌;劉寶祿;魏露露
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發明涉及A₁型號鐵基液流電池及其正負極電解液與制備方法，屬于電化學領域，可廣泛應用于新能源的大規模儲能。本發明的A₁型號鐵基液流電池關鍵在于所述負極電解液的活性物質為K₃Fe(CN)₆，其恒定的pH以六亞甲基四胺?鹽酸來維持；正極電解液活性物質為Fe(bpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸?鹽酸來維持；正負極固態儲能材料均為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(bpy)₃Cl₂的氧化還原來實現電子/電荷在正負電極與固體儲能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之間的傳遞。其能量密度可達到現有全釩液流電池的2倍以上，但活性材料的成本卻只有它的十分之一。

技術領域

本發明涉及A₁型號鐵基液流電池及其正負極電解液與制備方法，屬于電化學領域，可廣泛應用于新能源的大規模儲能。

背景技術

廣泛地利用太陽能、風能等可再生能源來取代化石能源是避免溫室效應災難性后果的最佳策略之一。然而太陽能和風能的間歇性對電網的安全管理帶來了巨大挑戰。智能電網的發展需要一種可靠的儲能裝置來調節功率的輸入輸出，以達到最高的能量利用效率。在各種大規模能量儲存方案中，抽水儲能和壓縮空氣儲能具有最好的成本效益，但是二者需要特殊的地理和地質要求。除此二者之外，液流電池以其響應速度快、可快速充放電和安全性能高等優點成為最具發展潛力的大規模儲能裝置之一。液流電池的活性物質溶解在電解液中；在泵的推動下，電解液循環流動于儲液罐與電極室之間。這種結構特點使液流電池的功率與容量相互獨立，可以顯著地提高系統設計的靈活性，有利于滿足客戶不同的需求。但液流電池的低能量密度和低成本效益成了阻礙它廣泛商業化應用的兩大因素。

發明內容

本發明的目的是提供一種A₁型號鐵基液流電池及其正負極電解液與制備方法，克服現有液流電池的不足之處，實現液流電池的高能量密度和低成本化目標。

本發明的A₁型號鐵基液流電池是在現有液流電池的基礎上改進而成的，主要由負極、負極電解液、負極固體儲能材料、正極、正極電解液、正極固體儲能材料和離子交換膜(隔膜)組成的多節電池單體聯成的電堆；負極固體儲能材料置于負極罐中，由泵來進行負極電解液的輸送，正極固體儲能材料置于正極罐中，由泵來進行正極電解液的輸送。電堆中的負極室用電解液導管與負極罐、負極電解液輸送泵連成回路，負極電解液在該回路中循環流動。電堆中的正極室通過電解液導管與正極罐、正極電解液輸送泵連成回路，正極電解液在該回路中循環流動。

本發明的A₁型號鐵基液流電池關鍵在于所述負極電解液的活性物質為K₃Fe(CN)₆，其恒定的pH以六亞甲基四胺-鹽酸來維持，且與之對應的負極固態儲能材料為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；正極電解液活性物質為Fe(bpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸-鹽酸來維持，且與之對應的正極固態儲能材料為普魯士藍Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(bpy)₃Cl₂的氧化還原來實現電子/電荷在正負電極與固體儲能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之間的傳遞。

負極電解液的pH為5.0—7.0；正極電解液的pH為1.5—2.5。