[发明专利]一种3.5价钒电解液的电化学制备方法

权利要求书

1.一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：采用一种电解装置，该装置由电解池(1)、正极储液罐(2)、负极储液罐(3)、正极进液罐(4)、负极进液罐(5)、负极出液罐(6)、磁力泵(7)、控制阀(8)、管路(9)和电源(10)构成，其中正极进液罐(4)连接于正极储液罐(2)并通过管路(9)由磁力泵(7)推动正极电解液流过电解池(1)的正极区，负极进液罐(5)连接于负极储液罐(3)并通过管路(9)由磁力泵(7)推动负极电解液流过电解池(1)的负极区；负极出液罐(6)连接于负极储液罐(3)并通过管路(9)和三通控制阀(8)由过磁力泵(7)推动，用于当电解结束时取出负极电解液；电解池(1)由端板(11)、集电极(12)、隔栅(13)、催化电极(14)、隔膜(15)和双极板(16)组成，正极区集电极(12)、正极区隔栅(13)和正极区催化电极(14)组成正极区，负极区集电极(12)、负极区隔栅(13)和负极区催化电极(14)组成负极区，隔膜(15)分隔正极区和负极区而成单体电解池，双极板(16)将多个单体电解池串联成电解池(1)，正极电解液和负极电解液由隔膜(15)隔开，分别在磁力泵(7)推动下在正极储液罐(2)及电解池(1)正极区之间和负极储液罐(3)及电解池(1)负极区之间流动；在该电解装置中，将半份体积的4价钒溶液作为正极电解液，将一份体积的4价钒溶液作为负极电解液，在电源(10)给出的电流作用下，控制电解电量，将负极电解液的钒由4价还原至3.5价，将正极电解液的钒由4价氧化至5价。电解完毕后，将负极的3.5价钒溶液放出后，再加入同体积的4价钒，同时，在正极加入还原剂将5价钒还原至4价，重复上一次电解。 

2.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于离子交换膜为阳离子交换膜或阴离子交换膜。 

3.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于正极催化电极为碳材料、铅板、钛板、钽板、钉板、铱板中的一种以上，负极催化电极为碳材料、铅板、钛板、钽板、钉板、铱板中的一种以上；碳材料为石墨化或非石墨化板材、多孔碳毡、碳纸或多孔炭板材，其中多孔材料的孔径范围在1～200μm。 

4.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于正极电解液的体积与负极电解液的体积比为1.5～1.1：2；单电池的平均电解电压在1.8V以下。 

5.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于正极和负极的电解质溶液均为4价钒溶液，电解质溶液支持电解质为硫酸、盐酸、高氯酸中的一种以上，电解质溶液钒的浓度为1.5～2.5摩尔每升。 

6.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于电解的电流取决于电解池的电极面积，电解电流密度为50～400mA cm^-2；电解的终点由电解电量控制， 负极电解液活性物质钒的物质的量为1，则电解电量约为13.4～14.7Ah电解终止。 

7.根据权利要求1所述的一种3.5价钒电解液的电化学制备方法，其特征在于正极还原剂的量由钒的物质的量控制，负极活性物质钒的物质的量为1，该还原剂与钒反应的化学剂量比为m，则还原剂加入的物质的量为1～1.1m mol。