[發明專利]一種電化學氧化還原活化釩液流電池用石墨氈電極的方法

在審

• 申請號: 202310409593.6
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116404177A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 孟津紅;黃若云;秦紹利;李光雷
• 申請（專利權）人: 北京陽光鴻志電氣工程技術有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M8/18;H01M8/04223
• 代理公司: 北京可專樂知識產權代理事務所(普通合伙) 11787
• 代理人: 王文紅

1.一種電化學氧化還原活化釩液流電池用石墨氈電極的方法，其特征在于，包括操作：

(1)將未經任何活化處理的第一石墨氈作為陰極，浸入裝有陰極電解液的陰極槽中，同時將未經任何活化處理的第二石墨氈作為陽極，浸入裝有陽極電解液的陰極槽中，將未將任何處理的第三石墨氈作為下一次氧化的原始石墨氈備用；

(2)準備好后，接通電源，進行第一次電化學活化：在陰極電解槽中的第一石墨氈進行陰極還原，在陽極電解槽中的第二石墨氈進行陽極氧化活化；

(3)第一次電化學活化后，把第二石墨氈清洗干凈，然后放入電解槽的陰極槽中，將未將任何處理的第三石墨氈放入電解槽的陽極槽中，將未將任何處理的第四石墨氈作為下一次氧化的原始石墨氈備用；

(4)準備好后，接通電源，進行第二次電化學活化，在陽極電解槽中的第三石墨氈進行陽極氧化活化，在陰極電解槽中的第二石墨氈進行陰極還原；

(5)第二次電化學活化后，得到的第二石墨氈經過清洗、烘干，即得到制備好的可用于液流電池的石墨氈電極；

(6)進行第三次電化學活化，把第三石墨氈放入陰極電解槽進行陰極還原，第四石墨氈放入陽極電解槽進行陽極氧化，電化學活化完畢，得到的第三石墨氈經過清洗、烘干，可用于液流電池的石墨氈電極；

如上連續操作，進行石墨氈的連續電化學活化，所述的陽極氧化活化和陰極電化學活化在同一個電解池中進行，電解池的陽極半電池和陰極半電池以離子交換膜隔離。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽極電解液選自硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液中的一種，陽極電解液的濃度為1～3mol/L；所述陰極電解液由硫酸亞鐵、硫酸鎳、硝酸鎳、硫酸錳、鉍鹽中的一種或二種溶于酸制成，其溶質的濃度范圍為0.2mol/L～2.5mol/L；所述酸為硫酸或鹽酸，酸的濃度為1～3mol/L。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解池的正極和負極之間施加直流電流，所述直流電流的電流密度為5mA/cm²～40mA/cm²，施加電流的時間為0.5h～3h。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活化溫度范圍為25℃～40℃。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，時間為1.8～2.2小時，活化溫度為20℃～30℃。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陰極電解液由硫酸亞鐵和硫酸鎳、溶于酸制成，其硫酸亞鐵和硫酸鎳的濃度互相獨立地為0.8mol/L～1.2mol/L；酸的濃度為1.8～2.2mol/L。

7.根據權利要求1所述的方法，對于電化學處理后的石墨氈采用去離子水進行超聲清洗，清洗后在35～45℃條件下烘干6～10小時。

8.根據權利要求1～7任一項所述的方法，其特征在于，所述活化系統包括活化夾具，所述活化夾具包括石墨氈夾具、夾具轉運機構和電夾機構三個部分，第一部分為在進行電化學活化時，使用的石墨氈夾具，第二部分為在活化完畢轉運過程中，用于使夾具轉運；第三部分電夾機構連接有電源。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述石墨氈夾具包括框架底板、石墨板、中空的框架嵌板，框架嵌板中空部位為放置石墨氈的區域；所述石墨板上開有柵格、且石墨板設有連接電極的突出部；框架底板、石墨板、框架嵌板和石墨氈組合后用分體橫向卡扣、長條橫向卡扣和豎向卡扣在四邊上固定。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述電夾機構包括電夾驅動機構、電夾傳動機構、電夾板連接桿、電夾板、電線；

所述電夾驅動機構安裝于主體支架的中央電機倉內，中央電機倉下側安裝電夾傳動機構，電夾傳動機構底部的輸出軸底端連接主動錐齒輪，主動錐齒輪嚙合二個從動錐齒輪，當主動錐齒輪旋轉時帶動所述從動錐齒輪轉動、且二個錐齒輪的轉動方向相反，以此實現電夾板連接桿繞輸出軸軸心轉動；電夾板連接桿轉動后實現末端電夾板與石墨板的緊貼和松開；緊貼后通過電夾板引出的電線與電源相連接。