【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液流电池，具体涉及一种电解液及其制备方法和钛铈液流电池。
技术介绍
1、稀土化学理论和应用传统上大多限于三价稀土离子，但在一定条件下很多稀土元素可以发生变价行为，常被人熟知的是铈、铕、镱、钐、铽，能以正二价、正四价或者混合价态存在于溶液或者固相中。稀土的变价为稀土金属元素参加氧化还原反应提供了基本条件，现已在处理汽车尾气、热电材料、稀土高效分离、荧光粉以及发光材料等领域都有较大的应用。近来，稀土变价尤其是稀土元素铈变价在新能源储能技术上应用越来越广泛。
2、随着全球经济和人口的增长，能源需求也在不断的增加，但现在过度依赖于有限的化石燃料资源对生态环境以及能源安全都有较大的影响。通过开发可再生能源，如太阳能、风能、水能等，可以保护生态系统和自然资源，同时能够减少对进口能源的依赖，提高国家能源安全性。但风能、太阳能等可再生能源，受到天气和时间等因素的影响，具有间歇性和波动性特征。为了更为有效地利用这些能源，液流电池作为一种新型储存电能的技术得到大范围的研究。液流电池可以将风能和太阳能产生的电能长时间储存起来，在有需要时提供能量，从而实现能源稳定供应。这样，即使在没有风或者阳光的时候，也能够依靠储存的电能来维持电力系统的正常运行。
3、液流电池作为一种新型的大规模储能技术，通过液态活性物质的氧化还原反应来实现能量的存储和释放。相比于传统的铅酸电池、锂离子电池等，液流电池具有容量大、寿命长、安全性高等优点，因此在可再生能源领域得到了广泛的应用。液流电池主要由电堆、电解液、电解液储存罐、电解液循环泵、
4、综合来看，现有的液流电池仍然存在高成本、副反应(如析氢反应)严重、循环过程中产生枝晶等问题，因此有必要开发一种无毒、高电压的液流电池体系，以克服上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电解液及其制备方法和钛铈液流电池。本专利技术以含铈离子的酸性溶液为正极电解液，以含钛离子的酸性溶液为负极电解液，组成钛铈液流电池进行氧化还原反应，可以实现电能和化学能的相互转化，该体系在电池循环过程中抑制了析氢副反应，不会发生相变产生枝晶。基于此制备的铈钛液流电池能够在充放电流密度为50ma/cm2下循环110圈后库伦效率仍大于93％，能量效率大于80％，表现出优异的电化学循环性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种电解液，所述电解液包括正极电解液和负极电解液，所述正极电解液为含铈离子的酸性溶液，所述负极电解液为含钛离子的酸性溶液。
4、本专利技术以含铈离子的酸性溶液为正极电解液，以含钛离子的酸性溶液为负极电解液，组成钛铈液流电池进行氧化还原反应，可以实现电能和化学能的相互转化，该体系在电池循环过程中抑制了析氢副反应，不会发生相变产生枝晶。基于此制备的铈钛液流电池能够在充放电流密度为50ma/cm2下循环110圈后库伦效率仍大于93％，能量效率大于80％，表现出优异的电化学循环性能。
5、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述正极电解液中铈离子的浓度≥0.1mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l等，优选为0.5-1.5mol/l。
6、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述负极电解液中钛离子的浓度≥0.1mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l等，优选为0.5-1.5mol/l。
7、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述正极电解液和所述负极电解液中氢离子的浓度独立地为0.01-6mol/l，例如可以是0.01mol/l、0.05mol/l、0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l、5mol/l或6mol/l等，优选为1-4mol/l。
8、优选地，所述铈离子和所述钛离子的浓度比为1:(0.8-1.2)，例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1或1:1.2等。
9、本专利技术中，若铈离子和钛离子的浓度比过小或者过大，均会造成严重的极化现象，使得容量快速降低，能量效率大幅度降低。
10、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述正极电解液按照摩尔浓度包括以下组分：
11、铈离子 0.5-1.5mol/l；
12、氢离子 2-4mol/l；
13、酸根离子 1-4mol/l。
14、本专利技术中，铈离子的浓度为0.5mol/l、1mol/l或1.5mol/l等，氢离子的浓度为2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l或4mol/l等，酸根离子的浓度为1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l或4mol/l等。
15、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述负极电解液按照摩尔浓度包括以下组分：
16、钛离子 0.5-1.5mol/l；
17、氢离子 2-4mol/l；
18、酸根离子 1-4mol/l。
19、本专利技术中，钛离子的浓度为0.5mol/l、1mol/l或1.5mol/l等，氢离子的浓度为2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l或4mol/l等，酸根离子的浓度为1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l或4mol/l等。
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【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括正极电解液和负极电解液，所述正极电解液为含铈离子的酸性溶液，所述负极电解液为含钛离子的酸性溶液。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液中铈离子的浓度≥0.1mol/L，优选为0.5-1.5mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述负极电解液中钛离子的浓度≥0.1mol/L，优选为0.5-1.5mol/L。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液和所述负极电解液中氢离子的浓度独立地为0.01-6mol/L，优选为1-4mol/L；
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液按照摩尔浓度包括以下组分：
6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，所述负极电解液按照摩尔浓度包括以下组分：
7.根据权利要求5或6所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液和所述负极电解液中的酸根离子独立地包括甲磺酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子或氨基磺酸根离子中的任意一种或至少两种的组
8.一种如权利要求1-7任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述铈源为碳酸铈、硫酸铈或甲磺酸铈中的任意一种或至少两种的组合；
10.一种钛铈液流电池，其特征在于，所述钛铈液流电池包括电堆单元、电解液存储供给单元和管理控制单元，如权利要求1-7任一项所述的电解液存储在所述电解液存储供给单元中，所述电解液存储供给单元与所述电堆单元相连接，所述管理控制单元与所述电堆单元相连接。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括正极电解液和负极电解液，所述正极电解液为含铈离子的酸性溶液，所述负极电解液为含钛离子的酸性溶液。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液中铈离子的浓度≥0.1mol/l，优选为0.5-1.5mol/l。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述负极电解液中钛离子的浓度≥0.1mol/l，优选为0.5-1.5mol/l。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液和所述负极电解液中氢离子的浓度独立地为0.01-6mol/l，优选为1-4mol/l；
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，所述正极电解液按照摩尔浓度包括以下组分：
6.根据权利要求1-5任一项所述的电解...
【专利技术属性】
技术研发人员：张绘，付尚万，谢杨洋，吴雅婷，周磊，齐涛，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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