[发明专利]一种液流电池用催化剂原位制备装置及催化剂制备方法

权利要求书

1.一种液流电池用催化剂原位制备装置，其特征在于，所述液流电池用催化剂原位制备装置包括：负极多孔电极(1)、隔膜(2)、正极多孔电极(3)、负极集流体(4)、正极集流体(5)、正极电解液储液罐(6)、正极侧管路(7)、正极侧驱动泵(8)、负极电解液储液罐(9)、负极侧驱动泵(10)、负极侧管路(11)、电镀储液罐(12)、电镀旁管路(13)、负极侧管路(14)、负极电解液阀门(15)、电镀旁路阀门(16)、负极电解液阀门(17)，所述隔膜(2)将电池分隔为彼此相互独立的正极侧和负极侧，所述负极多孔电极(1)与负极集流体(4)相连，所述正极多孔电极(3)与正极集流体(5)相连，正极侧与正极电解液储液罐(6)构成闭合回路，正极电解液在正极侧驱动泵(8)的作用下经由正极侧管路(7)通过正极多孔电极(3)循环流动，参与化学反应，形成正极半电池，负极侧和负极电解液储液罐(9)构成闭合回路，负极电解液在负极侧驱动泵(10)的作用下经由负极侧管路(11)和负极侧管路(14)，在负极电解液阀门(15)和(17)打开的状态下，通过负极多孔电极(1)循环流动，参与化学反应，形成负极半电池，所述电镀储液罐(12)装有电镀液，电镀液中含有催化剂前驱体盐，负极电解液阀门(15)和(17)关闭时，电镀旁路阀门(16)打开，电镀液经由负极侧管路(11)和电镀旁管路(13)，在负极侧驱动泵(10)的作用下，流经负极多孔电极(1)构成闭合回路，形成电镀旁路循环，由正极半电池，负极半电池和电镀旁路循环共同组成液流电池用催化剂原位制备装置，通过电镀旁路循环完成液流电池用催化剂原位制备。

2.一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述催化剂原位制备方法为：电镀开始前，电镀储液罐(12)中，装有电镀液，电镀液中包含有催化剂前驱体盐，将负极电解液阀门(15)和(17)关闭，同时将电镀旁路阀门(16)打开，电镀储液罐(12)中装有的电镀液及电镀液中含有的催化剂前驱体盐，经由负极侧管路(11)和电镀旁管路(13)，在负极侧驱动泵(10)的作用下，流经负极多孔电极(1)构成闭合回路，形成电镀旁路循环，在一定电流条件下进行电镀，在负极多孔电极(1)上均匀的镀上液流电池用催化剂，电镀结束后，关闭电镀旁路阀门(16)，打开负极电解液阀门(15)和(17)，使电池负极切换到负极侧管路(11)和(14)，进行正常的充放电循环。

3.如权利要求2所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述催化剂原位制备方法中的电镀储液罐(12)中装有的电镀液中含有的催化剂前驱体盐的浓度为2-50mmol，所述在负极多孔电极(1)上均匀镀上催化剂的载量为0.2-10mg。

4.如权利要求2-3所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述催化剂原位制备方法可以为恒定电流法和间歇电流法。

5.如权利要求4所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述间歇电流法电镀电流的开启时间间隙为0.1-5秒，所述间歇电流法电镀电流关闭时间间隙为1-10秒。

6.如权利要求4所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述间歇电流法电镀电流密度为5-50mA cm^-2。

7.如权利要求4所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述间歇电流法重复数个周期电镀后，当电镀液中催化剂前驱体盐浓度降为一定浓度时，改为恒电流电镀，以恒电流电镀直至电镀液中催化剂前驱体盐完全消耗。

8.如权利要求8所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述当电镀液中催化剂前驱体盐浓度降为初始浓度的30-80％时，改为恒电流电镀，所述恒电流电镀的电流强度为2-20mA cm^-2。

9.如权利要求1所述的一种液流电池用催化剂原位制备装置，其特征在于，所述催化剂包括铋，铅，铟，镉，锑及其合金。

10.如权利要求2-3所述的一种液流电池用催化剂原位制备方法，其特征在于，所述液流电池用催化剂制备可以是在液流电池充放电之前进行催化剂的原位电镀，也可以是在液流电池经过一定时间的充放电运行后，催化剂形貌发生变化后，重新进行原位电镀过程，所述液流电池经过一定时间的充放电运行后的原位电镀方法为：先让液流电池彻底放电，此时电解液荷电状态为0％，再将负极电解液阀门(15)和(17)关闭，电镀旁路阀门(16)打开，此时负极电镀液通过负极侧管路(11)和电镀旁管路(13)，在负极侧驱动泵(10)的作用下流经负极多孔电极(1)，之后，液流电池进一步放电，催化剂开始被氧化和溶解，待催化剂彻底溶解后，即可开始重新进行原位电镀过程。