[发明专利]磺化羟基蒽醌电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于能源化工领域，提供一种磺化羟基蒽醌电解液的制备方法，增加羟基蒽醌在碱性溶液中溶解度。

背景技术

蒽醌液流电池主要由负极电解液羟基蒽醌溶液、正极电解液亚铁氰化钾溶液、储液罐、双极板、质子交换膜等组成，蒽醌液流电池主要用于太阳能、风能的配套储能。羟基蒽醌溶液是蒽醌液流电池的重要组成部分，羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度大小直接影响到蒽醌液流电池的充放电性能以及电流密度的大小，而羟基蒽醌是一种小分子有机物，微溶于水，溶于氢氧化钾等碱性溶液中呈紫色。

传统的氢氧化钾的电解中，羟基蒽醌的溶解度不高。羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度越大，则羟基蒽醌的碱性溶液用于蒽醌液流电池负极电解液时，电池的电流密度越大，充放电性能越好。因此羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度的研究越来越被研究者重视。

发明内容

本发明提供一种磺化羟基蒽醌电解液的制备方法，相对于用四烷基卤化铵来改善羟基蒽醌在氢氧化钾溶液中的溶解度的方法，本发明在于用氯磺酸或浓硫酸改善羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度，得到的碱性溶液溶解度更高，且配置的溶液久置更加稳定。采用四烷基卤化铵来改善羟基蒽醌在氢氧化钾溶液中的溶解度，配置得到的蒽醌溶液半个月左右溶液分层，溶液不稳定，而本申请得到的蒽醌溶液在静置一个月后仍能稳定存在，不分层。与用四烷基卤化铵改善羟基蒽醌得到羟基蒽醌的碱性溶液溶解度4.1g/220ml相比，本文中提到的方法得到的羟基蒽醌的碱性溶液溶解度为5.95g/220ml.

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磺化羟基蒽醌电解液的制备方法，步骤如下：

1)将羟基蒽醌与酸混合后，在80～135℃条件下，加热搅拌反应1h～4h，降至室温后，加入去离子水使固体溶解为悬浊液，其中，1克羟基蒽醌分别对应0.3～2ml酸。所述的蒽醌选自1,4-二羟基蒽醌(1,4-DHAQ)、1,8-二羟基蒽醌(1,8-DHAQ)和2,6-二羟基蒽醌(2,6-DHAQ)、1,4,5,8-四羟基蒽醌中的至少一种。所述的酸为氯磺酸或浓硫酸，如果酸添加量过少则反应不充分，导致溶解度增加的不明显，如果酸过量，对溶解度增加不明显。

2)室温下，将碱液倒入悬浊液中，搅拌均匀使固体溶解，得到均匀的紫色溶液，即为羟基蒽醌电解液，该电解液用于蒽醌液流电池的负极电解液。所述的碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，其中，1克碱对应1～12.5ml去离子水。

本发明与现有的电解液相比有如下优势：1)羟基蒽醌的溶解度高，且溶液稳定，久置不易分层。2)该电解液用于蒽醌液流电池。

具体实施方式

以下，对本公开发明的实施方式进行具体说明：

将氯磺酸(或浓硫酸)加入羟基蒽醌中，在一定温度下，用机械搅拌器搅拌一定时间，将加热后的固体放入烧杯中，加入适量去离子水成悬浊液。配制一定浓度的强碱溶液，将强碱溶液加入悬浊液中，搅拌均匀，得到用氯磺酸(或浓硫酸)处理后的羟基蒽醌碱性溶液。温度、反应时间、是否搅拌，羟基与氯磺酸(或浓硫酸)的质量比、碱的加入量都会影响到氯磺酸处理的羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度。

实施例1

将7ml氯磺酸加入10g羟基蒽醌中，在80℃下，用机械搅拌器搅拌加热2.5h，将加热后的固体放入烧杯中，加入去离子水成悬浊液。室温下，将20gKOH固体加水溶解后，倒入悬浊液中使固体溶解，得到的均匀的紫色溶液为氯磺酸处理后的羟基蒽醌的碱性溶液。羟基蒽醌溶解度为2.159g/220ml。

实施例2

将8ml氯磺酸加入10g羟基蒽醌中，在125℃下，用机械搅拌器搅拌加热2.5h，将加热后的固体放入烧杯中，加入80ml去离子水成悬浊液。室温下，将20gNaOH固体加水溶解后，倒入悬浊液中使固体溶解，得到的均匀的紫色溶液为氯磺酸处理后的羟基蒽醌的碱性溶液。。羟基蒽醌溶解度为5.95g/220ml。

实施例3

将18ml氯磺酸加入10g羟基蒽醌中，在100℃下，用机械搅拌器搅拌加热3h，将加热后的固体放入烧杯中，加入去离子水成悬浊液。室温下，将20gKOH固体加水溶解后，倒入悬浊液中使固体溶解，得到的均匀的紫色溶液为氯磺酸处理后的羟基蒽醌的碱性溶液。羟基蒽醌溶解度为2.853g/220ml

实施例4