[发明专利]测定钒电池电解液的氯含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于元素检测分析领域，更具体地涉及一种测定钒电池电解液中微量氯离子含量的方法。 

背景技术

钒液流电池系统由电堆、电解质溶液，以及电解质溶液储供体系、系统控制体系、充放电体系等部分组成。系统的核心部分是电解液和电堆，电解液由不同价态的钒离子和一定浓度的硫酸等组成，电解液在电堆中循环流动，并在离子交换膜两侧的多孔电极上分别发生还原和氧化反应。电解液中杂质离子的存在会降低电解液的稳定性、电池的充放电效率、容量衰减速度及电堆寿命。氯离子即是钒电解液中一种影响较大的杂质元素，在电池充放电过程中，氯离子会造成双极板和电极的局部腐蚀，由此造成电池报废，同时钒电解液的强酸性条件使得氯离子对电池系统的电解液输送管路造成严重腐蚀，引起电解液泄露。因此，建立一种检测钒电解液中氯离子的含量检测方法十分必要。 

CN102706875A披露一种含铜锌电解液样品中氯离子的方法，其采用硝酸银容量法。该方法虽然简便、快速，但该法主要用于测定氯离子含量较高的样品，且在进行沉淀滴定时终点变色不敏锐，易受氯化银沉淀及样品颜色的干扰，需以对比法判定终点，带有很大的经验性，因此不适于检测钒电解液中的微量氯离子。 

CN103048310A公开了一种用电感耦合等离子体发射光谱仪测定钒电解液中Cr、Fe、Mo、Ni、Co、Cu、Mn、Ti、Zn、Si、Al、As、P、Ca、Mg、Pb微量杂质元素含量的检测方法，该方法主要适用于测定钒电解液中微量的金属元素，无法测定钒电池电解液中微量氯离子的含量。 

发明内容

本发明提供一种浊度法测定钒电解液中氯离子含量的方法，可简单、快速、准确测定氯离子含量，确保对钒电解液中氯离子含量的实时监控。 

根据本发明，采用紫外-可见分光光度计测定钒电池电解液中氯离子的浊度，包括下列步骤：1)将钒电解液中的所有钒离子转化成五价钒离子，得到分析样品，稀释成适于分析的倍数；2)绘出吸光度-氯浓度工作曲线；3)测定稀释后的分析样品的吸光度，依据测定的吸光度和工作曲线得到相应的氯浓度；以及4)将该氯浓度乘以稀释倍数，最终得到钒电解液中氯离子的浓度。 

优选地，以硝酸银作为沉淀剂，以加入硝酸的试样作为参比。 

所述转化是通过电解法，将钒电解液在电解池中进行深度电解，将三价或者四价钒离子转化为五价钒。 

在另一种具体实施方式中，所述转化是通过酸性条件下的高锰酸钾氧化。 

进一步优选地，向高锰酸钾氧化体系中引入亚硝酸钠。更优选地，向高锰酸钾氧化体系中引入尿素，以消耗过量亚硝酸钠。 

附图说明

图1是实施例1所绘制的工作曲线； 

图2是实施例3所绘制的工作曲线。 

具体实施方式

本发明中，采用紫外-可见分光光度计测定钒电池电解液中氯离子的浊度，分析其中的微量氯离子的浓度。此方法在钒电池电解液的分析中首次使用。 

本发明的测定方法一般包括：1)将钒电解液转化成只含五价钒离子的分析样品，稀释至适于分析的倍数；2)绘制吸光度-氯浓度工作曲线；3)测定稀释后的分析样品的吸光度，依据测定的吸光度和工作曲线得到相对应的氯浓度；以及4)将该氯浓度乘以稀释倍数，最终得到钒电解液中氯离子的浓度。 

在本发明中，向试样中引入适量的硝酸银将氯离子沉淀，然后用紫外-可见光分光光度计测定其浊度。对于参比溶液，仅引入硝酸。引入硝酸银后，将试样静置足够的时间，以使氯离子和银离子充分反应成氯化银沉淀。通常反应时间不低于15分钟。本发明优选420～500nm波长作为检测波长，在该波长下，对五价 钒离子的吸收较小且氯化银吸光度较大。综合干扰因素和氯化银吸光度考虑，小于420nm处五价钒吸光度大，有干扰，大于500nm处氯化银吸光度较小，误差大。更优选的检测波长是460～480nm。 

根据本发明，用于测定氯离子浓度的方法包括将钒电解液中的所有钒离子转化为五价钒的步骤。发明人发现，在420～500nm波长下通过浊度法测定钒电池电解液的吸光度，低价钒会产生严重的干扰，将其转变为五价钒，很好地解决了干扰问题。 

在一种具体实施方式中，该转化步骤是通过电解法，即将钒电解液在电解池中进行深度电解，直至检测不出三价或者四价钒离子。