[发明专利]一种甲基磺酸铅电解液还原再生剂及甲基磺酸铅电解液的还原再生方法

说明书

本发明公开了一种甲基磺酸铅电解液还原再生剂及利用该还原再生剂对已经短路或效率较低的甲基磺酸铅液流电池的电解液进行还原再生的方法，该还原再生剂为含有H₂O₂和CH₃SO₃H的水溶液；该还原再生方法包括以下步骤：检测已经短路或效率较低的甲基磺酸铅液流电池的电解液中剩余活性Pb²⁺的摩尔浓度；根据剩余活性Pb²⁺浓度计算还原再生剂的添加量；将还原再生剂注入电解液中并控制注入速率，待储液罐回流口处无明显气泡产生时，完成电解液的还原再生。本发明可实现将已经短路的电池或是效率较低的电池的电解液中Pb²⁺浓度恢复至接近初始状态，从而达到提高电池的充放电循环效率，延长电池的循环寿命的目的。

技术领域

本发明涉及甲基磺酸铅液流电池技术领域，尤其涉及一种甲基磺酸铅液流电池电解液还原再生剂及利用该还原再生剂对已经短路或效率较低的甲基磺酸铅液流电池的电解液进行维护和还原再生的方法。

背景技术

甲基磺酸铅液流电池无需隔膜单液流的独特设计备受关注，其在充电过程中，电解液中可溶性的Pb²⁺在正负极分别反应生成PbO₂和Pb固体，放电时，PbO₂和Pb分别被还原、氧化生成为可溶性的Pb²⁺进入电解液，这一循环完成储能和用能的过程。实验发现当充放电循环超过50次，电池的库伦效率由90％下降到80％，并且随着充放电循环的进行，这种下降的趋势特别明显，当超过100次时会出现断路现象。这时在甲基磺酸铅液流电池中，负极板上有大量的单质Pb的存在，并且生成的枝状晶接触到正极造成断路现象；而正极板上随着充放电循环的进行，极板上残余大量PbO₂沉淀，呈浆糊状(长时间充放电循环中α-PbO₂逐渐转变为β-PbO₂)，并且容易脱落到电解液中，进而降低电解液中Pb²⁺的浓度，势必影响电池循环性能，即库伦和能量效率的降低。

过氧化氢(H₂O₂)在酸性条件下既有还原性又有强氧化性，在甲基磺酸铅液流电池的电解液中会发生如下反应：

Pb+H₂O₂+2H⁺→Pb²⁺+2H₂O；

PbO₂+H₂O₂+2H⁺→Pb²⁺+O₂+2H₂O；

所以过氧化氢(H₂O₂)可以使电解液活性Pb²⁺浓度回升并恢复到稳定的初始状态，并且过氧化氢(H₂O₂)回收后不引入任何杂质，通过控制该还原再生剂的加入速率，抑制或减少反应过快产生大量热，防止任何副反应生成PbSO₄。从而恢复Pb²⁺浓度接近初始态浓度，提高电池的充放电循环效率，延长电池的循环寿命的目的。

因此长期循环之后如何利用过氧化氢(H₂O₂)溶液清理电池正负极板上积累的沉积物，如何控制过氧化氢(H₂O₂)加入速率，如何回收电解液中流失的活性Pb²⁺以及如何挽救因故障出现短路已成为甲基磺酸铅液流电池亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种甲基磺酸铅电解液的还原再生剂及利用该还原再生剂对效率降低甚至短路报废的电池进行维护和还原再生的方法，以实现恢复电池，延长电池的循环寿命，提高电池的充放电循环效率和性能的目的。