[發(fā)明專利]A5型號鐵基液流電池及其正負(fù)極電解液與制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910245890.5
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109888356A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝志鵬;楊斌;劉寶祿;魏露露
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18
• 代理公司: 贛州凌云專利事務(wù)所 36116
• 代理人: 曾上

本發(fā)明涉及一種A₅型號鐵基液流電池及其正負(fù)極電解液與制備方法，屬于電化學(xué)領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于新能源的大規(guī)模儲能。本發(fā)明的A₅型號鐵基液流電池關(guān)鍵在于所述負(fù)極電解液的活性物質(zhì)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(zhì)為Fe(6?mbpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸?鹽酸來維持；正負(fù)極固態(tài)儲能材料均為普魯士藍(lán)Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(6?mbpy)₃Cl₂的氧化還原來實(shí)現(xiàn)電子/電荷在正負(fù)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(dá)現(xiàn)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種A₅型號鐵基液流電池及其正負(fù)極電解液與制備方法，屬于電化學(xué)領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于新能源的大規(guī)模儲能。

背景技術(shù)

廣泛地利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源來取代化石能源是避免溫室效應(yīng)災(zāi)難性后果的最佳策略之一。然而太陽能和風(fēng)能的間歇性對電網(wǎng)的安全管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)的發(fā)展需要一種可靠的儲能裝置來調(diào)節(jié)功率的輸入輸出，以達(dá)到最高的能量利用效率。在各種大規(guī)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(zhì)要求。除此二者之外，液流電池以其響應(yīng)速度快、可快速充放電和安全性能高等優(yōu)點(diǎn)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲能裝置之一。液流電池的活性物質(zhì)溶解在電解液中；在泵的推動下，電解液循環(huán)流動于儲液罐與電極室之間。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使液流電池的功率與容量相互獨(dú)立，可以顯著地提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yè)化應(yīng)用的兩大因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種A₅型號鐵基液流電池及其正負(fù)極電解液與制備方法，克服現(xiàn)有液流電池的不足之處，實(shí)現(xiàn)液流電池高能量密度和低成本化目標(biāo)。

本發(fā)明的A₅型號鐵基液流電池是在現(xiàn)有液流電池的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，主要由負(fù)極、負(fù)極電解液、負(fù)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(jié)電池單體聯(lián)成的電堆，負(fù)極固體儲能材料置于負(fù)極罐中，由泵來進(jìn)行負(fù)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(jìn)行正極電解液的輸送。電堆中的負(fù)極室用電解液導(dǎo)管與負(fù)極罐、負(fù)極電解液輸送泵連成回路，負(fù)極電解液在該回路中循環(huán)流動。電堆中的正極室通過電解液導(dǎo)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(huán)流動。

本發(fā)明的A₅型號鐵基液流電池關(guān)鍵在于所述負(fù)極電解液的活性物質(zhì)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(yīng)的負(fù)極固態(tài)儲能材料為普魯士藍(lán)Fe₄[Fe(CN)₆]₃；正極電解液活性物質(zhì)為Fe(6-mbpy)₃Cl₂，其恒定的pH以氨基乙酸-鹽酸來維持，且與之對應(yīng)的正極固態(tài)儲能材料為普魯士藍(lán)Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通過中間體K₃Fe(CN)₆與Fe(6-mbpy)₃Cl₂的氧化還原來實(shí)現(xiàn)電子/電荷在正負(fù)電極與固體儲能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之間的傳遞。

負(fù)極電解液的pH為5.0—7.0；正極電解液的pH為1.5—2.5。