[发明专利]一种用电堆电解制备钒电池电解液的方法

说明书

本发明涉及钒电池电解液制备技术领域，具体地说，涉及一种用电堆电解制备钒电池电解液的方法。其包括以下原料：包括以下步骤：原料制备；隔膜制备；隔膜处理；电极处理；电解液生成。该用电堆电解制备钒电池电解液的方法中，将废弃的钒电池电解液采用电堆电解的方式制备钒电池电解液，通过还原钒的价态使之达到钒电池电解液的指标，生成的电解液以石墨为电极流通顺畅、浓差极化小，反应活性点多，电压效率高，放电容量大，通过采用聚偏氟乙烯‑苯乙烯磺酸膜、全氟磺酸离子交换膜和聚乙烯膜作为多层隔膜，膜层之间进行互补，可进一步提高电解液的电压效率。

技术领域

本发明涉及钒电池电解液制备技术领域，具体地说，涉及一种用电堆电解制备钒电池电解液的方法。

背景技术

钒电池全称钒氧化还原液流电池，具有使用寿命长、容量大、功率大、安全性能高等一系列优点。基于其独特的优势，钒电池储能系统可应用领域广阔。它可作为医院、工厂、军事基地和办公大楼等地方的紧急供电设施；也可通过在加油站补充或更换电解液实现“快速再充电”；可用作通讯、无线电转播站等的供电系统、铁路信息指示、军用装置等；可作为工业卡车、叉车、递送车辆、公交客车、潜艇等交通工具的机载电源；还适用于边远地区家庭供电系统以及太阳能、风能的配套的储能设备；尤其是可用作为大规模储能系统和电网调峰。

全钒液流电池是氧化还原液流电池的一个重要组成部分，其正负极电解质溶液中分别含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)钒化合物的溶液，它不仅是能量存储的活性物质，更是全钒液流电池储能及能量转化的核心。全钒液流电池在充放电过程中发生如下反应：正极:VO2++H2O→VO2++2H++e；负极:V3++e→V2+。

由于钒离子的互串及副反应的不断发生，电池长期运行后，正负极电解液浓度和价态严重失衡，浓度下降明显，正极剩余大量V5+或者负极剩余大量V2+，严重影响电池的性能，导致电解液不可再利用；钒电池电解液经过钒电池长期循环使用后，钒离子浓度和硫酸浓度严重超标，钒离子价态不匹配，甚至产生沉淀等现象，进而无法使用。鉴于此，急需一种采用废弃的钒电池电解液为原料，用电堆电解制备的具有较好电压效率电解液的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用电堆电解制备钒电池电解液的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种用电堆电解制备钒电池电解液的方法，包括以下步骤：

S1、原料制备：将废弃的钒电池电解液中加入高锰酸钾，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒，将电解液进行浓缩并调节pH值，之后加入硫酸铵沉钒，抽滤后，将滤饼煅烧，制得五氧化二钒；

S2、隔膜制备：将聚偏氟乙烯膜进行碱处理，再采用去离子水清洗后，浸泡在接枝液中进行接枝反应，然后再进行磺化处理，制得聚偏氟乙烯-苯乙烯磺酸膜，裁剪后清洗备用；

S3、隔膜处理：将裁剪好的聚偏氟乙烯-苯乙烯磺酸膜、全氟磺酸离子交换膜和聚乙烯膜加入至双氧水溶液中，进行水浴加热后，加入至稀硫酸中，加热处理，最后采用去离子水清洗备用；

S4、电极处理：将裁剪好的正负电极，采用氢氧化钾溶液进行浸泡处理，然后采用去离子水反复清洗，再加入至浓硫酸溶液中，加热处理，采用去离子水清洗后，干燥备用；

正负电极优选采用石墨电极，以石墨为电极组装成的钒电池充电曲线电压平台低、放电曲线电压平台高，放电容量也大，电解液在石墨电极内部流通顺畅、浓差极化小，反应活性点多，因此，电解液在聚丙烯脂石墨毡电极反应速度快，极化小，副反应少，从而电压效率高，放电容量大

S5、电解液生成：采用自制电解槽，将聚偏氟乙烯-苯乙烯磺酸膜、全氟磺酸离子交换膜和聚乙烯膜作为隔膜，然后分别安装石墨正负电极，制得电解装置；