[发明专利]一种适用于单液流电池的可还原再生电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于单液流电池的可还原再生电解液及其制备方法，电单液流电池的可还原再生解液为三氟甲基磺酸铅、三氟甲基磺酸和适量的添加剂混合液，其中三氟甲基磺酸铅的浓度为2‑3mol/L，三氟甲基磺酸的浓度为0‑1mol/L。该电解液可以使单液流电池在过氧化氢(H₂O₂)还原再生过程中无PbSO₄生成，效率恢复如新，库伦效率基本在90％以上，能量效率在70％以上。

技术领域

本发明属于单液流电池技术领域，涉及一种单液流电池的可还原再生电解液，还涉及该单液流电池的可还原再生电解液的制备方法。

背景技术

单液流电池主要是采用单一电解液，通过循环泵不断的将储液槽中的电解液输送到电极反应场所，即正负极表面。其中活性物质以固体的形式沉积在电极表面，无需昂贵的质子交换膜，这样结构简单。具有原材料和生产成本低廉，运行可靠，即使失效时发生短路也无爆炸发生，且便于维护，使用寿命长等特点。目前单液流电池的电解液主要以可溶性甲基磺酸铅溶液为主。在充电时可溶的Pb²⁺分别在正、负极上发生氧化、还原反应生成具有导电性的PbO₂和Pb并沉积在电极表面，放电时正、负沉积物发生氧化、还原反应生成Pb²⁺溶解在电解液中，从而实现充放电循环使用。但当该单液流电池循环失效时，如正负极发生短路，电池的效率降到0％。这时正极和负极表面上的PbO₂和Pb可以利用过氧化氢进行还原再生，反应机理如下所示：

正极：PbO₂+H₂O₂+2H⁺→Pb²⁺+2H₂O+O₂

负极：Pb+H₂O₂+2H⁺→Pb²⁺+2H₂O

但是再生过程中，特别是在正极侧PbO₂和H₂O₂反应剧烈，产生大量的热，导致吸附在电极表面的阴离子甲基磺酸根(CH₃SO₃-)中的C-S键发生断裂，生成硫酸根SO₄^2-，与Pb²⁺反应生成不溶性的PbSO₄沉积或者脱离电极表面，充电时没有与电极接触的大量PbSO₄无法氧化生成PbO₂，还原再生率低。这样降低电解液中铅离子浓度，导致重新运行时，效率降低，寿命缩短等严重问题。

在这种形势下，研发出适用于单液流电池，且可利用过氧化氢还原再生的电解液和相应制备方法，以期改善该液流电池的循环使用性能，是完全必要的。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种单液流电池的可还原再生电解液，解决了现有技术中存在的单液流电池电解液还原再生率低的问题。

本发明的另一个目的是提供一种单液流电池的可还原再生电解液的制备方法，同样解决了现有技术中存在的单液流电池目前存在可还原再生率低的问题。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种单液流电池的可还原再生电解液，单液流电池可还原再生的电解液包含以下成分：三氟甲基磺酸铅、三氟甲基磺酸、去离子水和添加剂。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种单液流电池的可还原再生电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、配制含有三氟甲基磺酸铅、三氟甲基磺酸的新电解液；

步骤2、向步骤1所得新电解液加入添加剂，定容得到单液流电池的性能稳定电解液。

本发明的特点还在于：