本發明專利技術涉及用于制備釩電池液的電解系統，包括依次串聯的第一電解池(D1)、第二電解池(D2)和第三電解池(D3)，該系統還包括：第一閥轉換閥(F1)，介于所述第二電解池(D2)和第三電解池(D3)之間，并且選擇性地連通至第一電解池(D1)的進口(E1)和第一儲液槽(G±)；第二轉換閥(F2)，介于第一電解池(D1)和第二電解池(D2)之間，并且選擇性地連通至第一電解池(D1)的進口(E1)；第三轉換閥(F3)，介于第二儲液槽(G0)與第一電解池(D1)的進口(E1)之間；第四轉換閥(F4)，介于第一儲液槽(G±)與第一電解池(D1)的進口(E1)之間。第三電解池(D3)的出口連通至所述第一電解池(D1)的進口。本發明專利技術還涉及一種電解方法。本發明專利技術的裝置可以連續電解制備電解液，提高電解速率，可根據需要同時制備不同荷電態的電解液。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及釩電池液的制備方法，本專利技術還涉及釩電池液的制備裝置。
技術介紹
全釩液流電池是一種新型的電能儲存裝置，其優點是電池系統的輸出功率和儲能容量相互獨立，系統設計靈活；能量效率高，可達7(Γ80% ;蓄電容量大，可達百兆瓦時；電池的可靠性高，可深度放電達90%以上；啟動迅速；系統選址自由，不受地域限制；電池的大部分部件材料可循環使用，顯示了較大的成本優勢；建設周期短，系統運行和維護費用低；特別是具有運行安全和環境友好的優點。由于在成本、效率和安全等方面具有突出的優點，因而是大規模儲能技術的首選。 全釩液流電池的正極溶液由釩的四價和五價化合物組成，負極溶液由釩的二價和三價化合物組成。電池反應如下正極vo1++ H2O J*. VOj+ + 2 Γ + e負極:V3++ e 上 V含等摩爾的V3+和V4+離子的釩離子溶液可作為釩電池的正、負極電池液。而使用中的釩電池的正極電池液是含等摩爾的V4+和V5+離子的釩離子溶液，負極的電池液是含等摩爾的V2+和V3+離子的釩離子溶液。理想狀態下，充滿電后，正極電池液的釩離子全部是正五價，負極電池液的釩離子全部是正二價；充分放電后，正極電池液的釩離子全部是正四價，負極電池液的釩離子全部是正三價。現有的制備釩電池液的方法有化學反應法和電解法。由于化學法需要引入還原劑將高價釩還原成低價釩，會因此引入雜質，這些雜質會降低釩電池的工作效能，而電解法則不會出現此問題，因此，目前電解法是制備釩電池液的主流方法。CN1304640公開了一種由三氧化二釩和五氧化二釩制備全釩液流電池電解質溶液的方法先將三氧化二釩和五氧化二釩在硫酸溶液中混合，用化學法制得硫酸氧釩溶液然后，將制得的硫酸氧釩溶液置于電解池的陰極，陽極采用相同離子強度的硫酸鈉溶液，經電解制得三價釩和四價釩各占50%的釩電池用溶液該專利不涉及電解池的結構及電解方法。該專利采用三氧化二釩作為部分原料，相對于五氧化二釩成本較高。CN1719655A公開了一種利用釩廠的釩液為原料制備釩電池洛液的方法先將釩液用SO2還原得到四價釩，加入添力口劑后置于電解池中電解，得到三、四價各占50%的釩電池溶液。這種采用SO2的作為多少會帶來安全隱患和環境問題。另外，這兩個專利沒有涉及電解方法。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是提出一種用于制備釩電池液的電解裝置，以達到連續并準確控制電池液荷電態的技術效果。本專利技術的另一目的是提出一種用于制備釩電池液的電解方法。 根據本專利技術的用于制備釩電池液的電解系統包括依次串聯的第一電解池、第二電解池和第三電解池，所述系統還包括第一閥轉換閥，介于所述第二電解池和第三電解池之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池的進口和第一儲液槽；第二轉換閥，介于所述第一電解池和第二電解池之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池的進口 ；第三轉換閥，介于第二儲液槽與所述第一電解池的進口之間；第四轉換閥，介于所述第一儲液槽與所述第一電解池的進口之間。所述第三電解池的出口連通至所述第一電解池的進口。在一種具體實施方式中，該電解系統還包括第五轉換閥，其介于所述第三電解池的出口與所述第一電解池的進口之間，并且選擇性地連通至一個第三儲液槽。該電解系統還可以進一步包括分別測量第一電解池、第二電解池和第三電解池的流量計。本專利技術還涉及用于制備釩電池液的電解方法，其采用三級電解池串聯運行，并且具有以下特征將出自一級電解池的電解液選擇性地返回一級電解池，或者輸向二級電 解池進行二級電解；將出自二級電解池的電解液選擇性地返回一級電解池，或者輸向第一儲液槽，用作正/負極電池液，或者輸向三級電解池進行三級電解；將出自三級電解池的電解液選擇性地返回一級電解池，或者輸向第三儲液槽，用作負極電池液。采用本專利技術的裝置或方法，可以進行連續電解制備電解液，可以采用低價態的釩反向使高價態釩快速還原，連續電解，提高電解速率，同時可根據需要，同時制備不同荷電態的電解液。本專利技術的電解操作方法簡單，開發的裝置操作簡便，實現連續化生產。具體實施例方式在本文中，術語“選擇性地”是指一個轉換閥處于某一位態時與一個部件處于流體連通狀態。例如，表述“閥A介于部件B和C之間，并且選擇性地連通至部件D”的意思是通過閥A可以選擇性地將部件A、B、C中的任意兩個之間導通，至少確保存在一種位態將A和B導通，存在一種位態將A和C導通。在本專利技術的第一方面，提供一種用于制備釩電池電池液的電解系統。圖I示出根據本專利技術的電解系統的一個典型實施例的示意圖。在本實施例中，電解裝置包括串聯的三級電解池，第一電解池Dl是一級電解池、第二電解池D2是二級電解池，第三電解池D3是三級電解池。這三級電解池依次分別具有進口和出口 E1、01、E2、02、E3和03。該系統還包括5個轉換閥，其中第一轉換閥Fl介于第二電解池D2和第三電解池D3之間，并且選擇性地連通至第一電解池Dl的進口 El和第一儲液槽G土 ；第二轉換閥F2介于第一電解池Dl和第二電解池D2之間，并且選擇性地連通至第一電解池Dl的進口 El ;第三轉換閥F3介于第二儲液槽GO與第一電解池Dl的進口 El之間；第四轉換閥F4介于第一儲液槽6±與第一電解池Dl的進口 El之間，并且與下述第五轉換閥F5連通；第五轉換閥F5介于第三電解池D3的出口 03與第一電解池Dl的進口 El之間，并且選擇性地連通至一個第三儲液槽G-。參見附圖說明圖1，在本實施例中，通過五個轉換閥F1、F2、F3、F4和F5的相互配合，可以實現出自第一電解池Dl的電解液選擇返回第一電解池D1，或者流向第二電解池D2 ;出自第二電解池D2的電解液選擇返回第一電解池DI，或者流向第三電解池D3，或者流向第一儲液槽6± ;使出自第三電解池D3的電解液選擇返回第一電解池D1，或者流向第三儲液槽G-。本領域技術人員可以對圖I的設計加以變化，如閥數量和位置的調整，以實現相同的功能。這些變化皆屬于對圖I實施例的常規變化。為簡潔起見，圖I中沒有全部示出所有部件，例如電源、可選的流量計等。這些皆是在閱讀本專利技術說明書之后很顯而易見的。初始液的制備電解前的初始液被置于第二儲液槽GO中。初始液是通過將高純五氧化二釩與一定濃度的硫酸(3-5mol/L)混合，攪拌，制成漿料，然后儲存在例如圖I中示出的二儲液槽GO中。一級電解初始液從第二儲液槽GO泵出，經第一電解池進口 El進入第一電解池循環電解，自第一電解池出口 01流出的電解液為含四價釩離子的溶液。通過第二轉換閥F2可以有兩種 選擇，一種是將一級電解液返回到第一電解池進行重新電解，如此循環，直至初始液中的五價釩全部變為四價釩；另一種是將一級電解液輸送到第二電解池進行二級電解。在一級電解中，優選采用恒流電解，采用電解的時間來控制釩離子的價態，基本的控制方法為當加入五氧化二釩的量一定時，則可知道總釩的物質的量n，則從V5+到V4+，根據Q=It，則可計算出得到四價態釩時所需要的電解時間，從電解電源可準確控制時間來控制釩離子的價態。作為優選方式，對該電解池提供恒電流，以通過電解時間來判定出自第一電解池的溶液的荷電狀態。二級電解當通過一級電極的電解時間或者通過檢測判定一級電解已完全將電解液的釩轉化為四價后，第二轉換閥F2選擇將出自第一電解池Dl的電解液導入第二電解本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于制備釩電池液的電解系統，其特征在于，包括依次串聯的第一電解池(D1)、第二電解池(D2)和第三電解池(D3)，所述系統還包括：?第一閥轉換閥(F1)，介于所述第二電解池(D2)和第三電解池(D3)之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池(D1)的進口(E1)和第一儲液槽(G±)；?第二轉換閥(F2)，介于所述第一電解池(D1)和第二電解池(D2)之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池(D1)的進口(E1)；?第三轉換閥(F3)，介于第二儲液槽(G0)與所述第一電解池(D1)的進口(E1)之間；?第四轉換閥(F4)，介于所述第一儲液槽(G±)與所述第一電解池(D1)的進口(E1)之間，?所述第三電解池(D3)的出口連通至所述第一電解池(D1)的進口。
【技術特征摘要】
1.用于制備釩電池液的電解系統，其特征在于，包括依次串聯的第一電解池(Dl)、第二電解池(D2)和第三電解池(D3)，所述系統還包括 第一閥轉換閥(Fl)，介于所述第二電解池(D2)和第三電解池(D3)之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池(Dl)的進口(El)和第一儲液槽(G±); 第二轉換閥(F2)，介于所述第一電解池(Dl)和第二電解池(D2)之間，并且選擇性地連通至所述第一電解池(Dl)的進口(El)； 第三轉換閥(F3)，介于第二儲液槽(GO)與所述第一電解池(Dl)的進口(El)之間； 第四轉換閥(F4)，介于所述第一儲液槽(G±)與所述第一電解池(Dl)的進口(El)之間， 所述第三電解池(D3)的出口連通至所述第一電解池(Dl)的進口。2.如權利要求I所述的電解系統，其中，進一步包括 第五轉換閥(F5)，介于所述第三電解池(D3)的出口(03)與所述第一電解池(Dl)的進口(El)之間，并且選擇性地連通至一個第三儲液槽(G-)。3.如權利要求I所述的電解系統，其中，進一步包括分別測量第一電解池、第二電解池和第三電解池的流量計。4.用于制備釩電池液的電解方法，其特征在于，采用三級電解池串聯運行，并且， 將出自一級電解池的電解液選擇性地返回一級電解池，或者輸向二級電解池進行二級電解； 將...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王遠望，
申請(專利權)人：吉首市匯鋒礦業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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