[发明专利]正负极电解液及其制备方法和在A9型号液流电池中应用

说明书

本发明涉及一种正负极电解液及其制备方法和在A₉型号液流电池中应用，属于电化学领域，可广泛应用于新能源大规模储能。本发明的A₉型号液流电池中所述负极电解液的活性物质为K₃Fe(CN)₆，其恒定pH以六亚甲基四胺‑盐酸来维持；正极电解液活性物质为Fe(3,6’‑dmbpy)₃Cl₂，其恒定pH以氨基乙酸‑盐酸来维持；正负极固态储能材料均为普鲁士蓝Fe₄[Fe(CN)₆]₃；通过中间体K₃Fe(CN)₆与Fe(3,6’‑dmbpy)₃Cl₂的氧化还原来实现电子/电荷在正负极与固体储能材料Fe₄[Fe(CN)₆]₃之间传递。其能量密度可达现有全钒液流电池的2倍以上，但活性材料的成本只有它的十分之一。

技术领域

本发明涉及一种正负极电解液及其制备方法和在A₉型号液流电池中应用，属于电化学领域，可广泛应用于新能源的大规模储能。

背景技术

广泛地利用太阳能、风能等可再生能源来取代化石能源是避免温室效应灾难性后果的最佳策略之一。然而太阳能和风能的间歇性对电网的安全管理带来了巨大挑战。智能电网的发展需要一种可靠的储能装置来调节功率的输入输出，以达到最高的能量利用效率。在各种大规模能量储存方案中，抽水储能和压缩空气储能具有最好的成本效益，但是二者需要特殊的地理和地质要求。除此二者之外，液流电池以其响应速度快、可快速充放电和安全性能高等优点成为最具发展潜力的大规模储能装置之一。液流电池的活性物质溶解在电解液中；在泵的推动下，电解液循环流动于储液罐与电极室之间。这种结构特点使液流电池的功率与容量相互独立，可以显著地提高系统设计的灵活性，有利于满足客户不同的需求。但液流电池的低能量密度和低成本效益成了阻碍它广泛商业化应用的两大因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种正负极电解液及其制备方法和在A₉型号液流电池中应用，克服现有液流电池的不足之处，实现液流电池高能量密度和低成本化目标。

一种正负极电解液，包括正极电解液和负极电解液，所述负极电解液的组成为：0.02-0.8M K₃Fe(CN)₆+0.02-1.6M C₆H₁₂N₄/HCl+0.02-1.6M NaCl；

所述正极电解液的组成为：0.02-0.8M Fe(3,6’-dmbpy)₃Cl₂+0.0002-0.08MC₂H₅NO₂/HCl+0.02-1.6M NaCl。其中，3,6’-dmbpy为3,6’-二甲基-2,2’-联吡啶，结构式如下：

所述负极电解液的制备方法，包括以下步骤，以下份数表示物质的量：

A步骤，称取1份K₃Fe(CN)₆，溶于水中，充分搅拌；

B步骤，称取1-2份六亚甲基四胺和1-2份HCl加入A步骤溶液中，充分搅拌；

C步骤，称取1-2份NaCl加入B步骤溶液中，充分搅拌；

最后加入水，将各物质定容到浓度范围：0.02-0.8M K₃Fe(CN)₆+0.02-1.6MC₆H₁₂N₄/HCl+0.02-1.6M NaCl。