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技术

本发明专利技术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(H

A kind of reducible regenerated electrolyte suitable for single flow battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于单液流电池
，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。
技术介绍
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SO42-，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的特点还在于：单液流电池可还原再生的电解液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。添加剂由氟化钠和氧化亚锡组成，氟化钠和氧化亚锡的摩尔比为10：1，单液流电池可还原再生的电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，氧化亚锡的浓度为0.001-0.01mol/L。步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、将三氟甲基磺酸铅溶解到去离子水中，搅拌至澄清，得到电解液；步骤1.2、将三氟甲基磺酸加入至步骤1.1所得电解液，搅拌5-10分钟，溶液澄清后，得到新电解液。步骤1.2中新电解液的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。步骤1中添加剂由氟化钠和氧化亚锡组成，氟化钠和氧化亚锡的摩尔比为10：1，单液流电池可还原再生的电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，氧化亚锡的浓度为0.001-0.01mol/L。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用三氟甲基磺酸铅/三氟甲基磺酸作为电解液，性能稳定，无副反应PbSO4生成。2、氟甲基磺酸根在强电负性F元素的作用下不会发生碳硫键断裂，有效地提高了电解液的可再生性，环境友好。3、添加剂能够改善正极沉积物二氧化铅的导电性和氧化性，而对于负极可有效地抑制枝状铅的生成。附图说明图1是本专利技术一种单液流电池可再生还原的电解液的实例1中短路失效再生前后电压(电流)随充放电时间变化曲线；图2是本专利技术一种单液流电池可再生还原的电解液的实例1中短路失效再生前后库伦效率和能量效率对应比较。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。实施例1本专利技术一种单液流电池可再生还原的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：本专利技术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。单液流电池可还原再生的电解液中三氟甲基磺酸铅的浓度为2mol/L，三氟甲基磺酸的浓度为0mol/L。添加剂由氟化钠和氧化亚锡组成，氟化钠和氧化亚锡的摩尔比为10：1，单液流电池可还原再生的电解液中氟化钠的浓度为0.01mol/L，氧化亚锡的浓度为0.001mol/L。本专利技术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0.1L单液流电池的性能稳定电解液。步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、将三氟甲基磺酸铅溶解到去离子水中，搅拌至澄清，得到电解液；步骤1.2、将三氟甲基磺酸加入至步骤1.1所得电解液，搅拌5分钟，溶液澄清后，得到新电解液。步骤1.2中新电解液的三氟甲基磺酸铅的浓度为2mol/L，三氟甲基磺酸的浓度为0mol/L。步骤1中添加剂由氟化钠和氧化亚锡组成，氟化钠和氧化亚锡的摩尔比为10：1，单液流电池可还原再生的电解液中氟化钠的浓度为0.1mol/L，氧化亚锡的浓度为0.01mol/L。本专利技术种单液流电池可再生还原的电解液的制备方法，所用到化学药品均为分析纯。对应用可再生还原电解液的单液流电池进行充放电测试，在室温下测试，测试温度为20℃，充放电测试的参数设置：充放电电流密度为30mA/cm2，充电时间2h，放电截止电压为1.1V，电解液在电池中的线流速为0.5cm/s。测试结果：短路失效前电池库伦效率为94-97％，能量效率为80-83％，循环480次后发生短路失效，过氧化氢还原再生后电库伦效率为94-97％，能量效率为80-83％，再生过程中无PbSO4生成。短路失效再生前后电压(电流)随充放电时间变化曲线如图1所示，短路失效再生前后库伦效率和能量效率对应比较，如图2所示。实施例2本专利技术一种单液流电池可再生还原的电解液的制备方法，具体按照以下步骤实施：本专利技术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。单液流电池可还原再生的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单液流电池可还原再生的电解液，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种单液流电池可还原再生的电解液，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的一种单液流电池可还原再生的电解液，其特征在于，所述单液流电池可还原再生的电解液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。


3.根据权利要求2所述的一种单液流电池可还原再生的电解液，其特征在于，所述添加剂由氟化钠和氧化亚锡组成，氟化钠和氧化亚锡的摩尔比为10：1，单液流电池可还原再生的电解液中氟化钠的浓度为0.01-0.1mol/L，氧化亚锡的浓度为0.001-0.01mol/L。


4.一种单液流电池可还原再生的电解液的制备方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，罗小飞，计东东，蒋百铃，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61