[发明专利]一种生物质液流燃料电池的电解液及其制备方法和生物质液流燃料电池

说明书

本申请属于电池的技术领域，尤其涉及一种生物质液流燃料电池的电解液及其制备方法和生物质液流燃料电池。本申请提供了一种生物质液流燃料电池的电解液，包括：生物质、低价金属盐、四价钛盐和第一酸溶液；所述低价金属盐选自二价铜盐或/和三价铁盐。本申请还提供了所述电解液的制备方法，包括：将生物质、低价金属盐、四价钛盐和第一酸溶液混合，加热至50～100℃反应0.5～10h后，制得阳极电解液；所述低价金属盐选自二价铜盐或/和三价铁盐，能有效解决现有生物质燃料电池的输出功率、电流密度、转化效率、氧化降解效率和储存电子能力等普遍较低的技术缺陷。

技术领域

本申请属于电池的技术领域，尤其涉及一种生物质液流燃料电池的电解液及其制备方法和生物质液流燃料电池。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益加重，各国加大了对生物质应用的重视。生物质是一类以大量C、H、O、N等元素为主的可再生资源，生物质具有种类丰富、储存量大、可再生等优点，而且可通过物理或化学方法转变为其他形式的能源而被人类利用。因此，生物质资源的高效利用具有重要意义。

基于生物质开发的生物质燃料电池其可分为两大类：间接生物质燃料电池(IDBFC)和直接生物质燃料电池(DBFC)。IDBFC是近年来被广泛研究的一种燃料电池技术，它要求将生物质预先转化为可用的燃料，如糖(如葡萄糖和木糖)、合成气、沼气或生物炭，用于燃料电池的后续发电。IDBFC包括在高温下工作的固体氧化物燃料电池(SOFC)和直接碳燃料电池(DCFC)，以及在低温下工作的微生物燃料电池(MFC)。DBFC是一种利用生物质直接作为燃料发电的新技术，不需要对燃料进行繁杂的预处理。

在近期研发的生物质燃料电池中，MFC中微生物受到温度、酸碱度等条件的影响，其功率密度较低，不能满足实际应用的需要；SOFC因为运行温度高，成本高，能耗大。大多生物质化学结构复杂且具有大量稳定化学键，其开发利用需要高效的催化氧化体系和成本低廉的工艺流程。又由于同离子效应的影响，电解质的浓度不能无限的增加，这也限制了电池电性能的提高。近年来，用于降解生物质的催化氧化体系多为生物酶、贵金属、杂多酸等，成本高，易失活，使得现有的生物质燃料电池的输出功率、电流密度、转化效率、氧化降解效率高和储存电子能力普遍较低，不利于其大规模开发利用。

因此，亟需开发一种低成本、高性能的新型生物质电解液，构建新型燃料电池。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种生物质液流燃料电池的电解液及其制备方法和生物质液流燃料电池，能有效解决现有生物质燃料电池的输出功率、电流密度、转化效率、氧化降解效率和储存电子能力等普遍较低的技术缺陷。

本申请第一方面提供了一种生物质液流燃料电池的电解液，包括：

生物质、低价金属盐、四价钛盐和第一酸溶液；所述低价金属盐选自二价铜盐或/和三价铁盐。

另一些实施例中，所述生物质液流燃料电池的电解液中，所述生物质选自葡萄糖，水稻、甘蔗渣、秸秆、果皮、草和树叶中的一种或多种。

另一些实施例中，所述二价铜盐选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。

另一些实施例中，所述三价铁盐选自氯化铁、硫酸铁和硝酸铁中的一种或多种。

另一些实施例中，所述四价钛盐选自硫酸氧钛或/和硫酸钛。

另一些实施例中，所述第一酸溶液选自盐酸水溶液、草酸水溶液、磷酸水溶液、硫酸水溶液和硝酸水溶液中的一种或多种。

另一些实施例中，所述二价铜盐选自氯化铜；所述三价铁盐选自氯化铁；所述四价钛盐选自硫酸氧钛；所述第一酸溶液选自盐酸水溶液。

另一些实施例中，所述生物质的添加量为40～200g/L。

另一些实施例中，所述二价铜盐的起始浓度为0.1～3mol/L。