[发明专利]一种全钒液流电池电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池的制备, 特别是一种全钒液流电池电解液的制备方法。

背景技术

澳大利亚新南威尔士大学(UNSW) 化学工程和工业化学学院从1985年开始发表的钒电池研究成果显示, 主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质。钒电池被认为是比铅电池更具有竞争力的化学电源, 有巨大的市场潜力。现有的合成硫酸氧钒的技术路线是: 将V₂O₅置入硫酸中加热溶解,自然冷却之后使用稀硫酸稀释，加入还原剂（草酸，亚硫酸等）还原得到四价的硫酸钒盐，然后蒸发结晶得到硫酸氧钒晶体，最后使用硫酸氧钒晶体溶于稀硫酸中，得到可用于钒电池的电解液。在上述合成路线中，V₂O₅在硫酸溶液中溶解度很小，需要加热一段时间才能溶解（但溶解度仍然比较小），同时，由于使用过量硫酸溶解V₂O₅，导致生成物中残留较多游离酸，溶液中H⁺浓度达2M，不利于蒸发结晶。并且，由于使用还原剂，还原剂引入的杂质不易除去，如：以草酸做还原剂，过量的草酸不易除去，以亚硫酸作还原剂，亚硫酸不稳定，容易在反应过程中溢出大量的SO₂污染环境。

发明内容

为了克服全钒液流电池电解液制备方面的不足, 本发明提供一种全钒液流电池电解液的制备方法,其原理简单，制备工艺技术要求不高，成本较低，可以大规模地应用于全钒液流电池电解液的制备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全钒液流电池电解液的制备方法， 包括下列步骤：a、将V₂O₅粉末在氢气气氛中还原成V₂O₄粉末、V₂O₃粉末；b、将还原的V₂O₄粉末溶于浓硫酸得到硫酸氧钒四价钒溶液用以作为钒电池的正极电解液，将还原的V₂O₃粉末溶于浓硫酸得到硫酸三价钒溶液用以作为钒电池的负极电解液。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案也可是：一种全钒液流电池电解液的制备方法， 包括下列步骤：a、将V₂O₅粉末在氢气气氛中还原成V₂O₄粉末、V₂O₃粉末；b、将还原的V₂O₄粉末、V₂O₃粉末蒸发结晶, 得到VOSO₄、V₂（SO₄）₃晶体，将VOSO₄、V₂（SO₄）₃晶体溶于稀硫酸中，得到全钒液流电池的正、负极电解液。

上述方案的一优选实施方式为：步骤a中得到的V₂O₄粉末与V₂O₃粉末的比例优选为1:1。

上述方案的一优选实施方式为：步骤a中使用的V₂O₅粉末的纯度大于或等于80 %，氢气的纯度为大于或等于74%。

上述方案的一优选实施方式为：步骤a中使用的氢气是氢气和惰性气体的混合气体，其中氢气含量大于或等于5%，惰性气体是单一的惰性气体或多种惰性气体的混合气体，优选惰性气体为氮气和氩气。

上述方案的一优选实施方式为：步骤a的反应温度为80℃-800℃。

上述方案的一优选实施方式为：浓硫酸的浓度为6 mol/L-18.4 mol/L。

上述方案的一优选实施方式为：稀硫酸的浓度为2 mol/L-6 mol/L。