[发明专利]一种锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法

说明书

本发明涉及一种锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，以电池正极容量降至理论容量85％以下(优选降至30‑75％)的锌铁液流电池正极电解液为原料，在其中添加有机、无机或有机无机复合还原剂，与正极电解液中累积的铁氰根离子发生还原反应，使得三价铁氰根离子还原为二价的亚铁氰根离子，恢复电池容量。本发明通过在正极电解液中添加适当比例的还原剂，解决电池运行过程中正极铁氰根离子累积造成的容量及效率衰减的问题，实现电池电解液重复利用和回收。本发明工艺方法简单，操作容易，原料易得廉价，效果明显。

技术领域

本发明涉及锌铁液流电池应用及能量恢复领域，具体为一种锌铁液流电池正极电解液在线恢复的方法。

背景技术

锌铁液流电池是一种低成本、高效率、环境友好的液流储能电池，具有开路电压高和效率高、装置简单易操纵、成本低廉等优点，主要应用于分布式储能、电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电等领域。

锌铁液流电池由于使用碱作为正负极支持电解质，电池充电过程中，负极锌酸盐在电极上沉积为金属锌。锌酸盐在碱性体系下沉积形貌层多孔结构，沉积的金属锌与电极结合力较弱，易从电极上脱落；另一方面，金属锌在碱性环境中，易被碱腐蚀。从电极上脱落的金属锌及被碱腐蚀的金属锌使得负极活性物质的量减少，与负极所匹配的正极活性物质在放电阶段无法被利用，导致正极活性物质—铁氰根离子的累积。随着充放电循环的进行，正极累积的铁氰根离子浓度逐渐升高，导致电池容量逐渐降低，同时使得电池在充电过程中亚铁氰根离子浓度逐渐降低。而浓度逐渐降低的亚铁氰根离子使得电池在充电过程中，电池浓差极化增大，最终导致电池效率的衰减，制约了锌铁液流电池的实用化和产业化进程。目前，还没有关于处理锌铁液流电池正极电解液容量恢复的文献。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种在线恢复锌铁液流电池正极容量的方法，解决电池运行过程中的容量及效率衰减问题，实现锌铁液流电池电解液重复利用和回收。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，以电池正极容量降至理论容量85％以下(优选降至30-75％)的碱性锌铁液流电池正极电解液为原料，在其中添加有机、无机或其复合还原剂，与正极电解液中累积的铁氰根离子发生还原反应，使得三价铁氰根离子还原为二价的亚铁氰根离子，恢复电池容量及电池效率，具体反应式如下：

Fe(CN)₆^3-+有机或无机还原剂或有机无机复合还原剂→Fe(CN)₆^2-

所加入的还原剂的添加量由正极电解液中累积的铁氰根离子浓度来决定，理论所需还原剂的摩尔量用A表示，其加入量为60％A至101％A。

其中，累积的三价铁氰根离子的浓度为0.001mol L^-1～0.6mol L^-1。

所述的锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，有机还原剂为抗坏血酸；无机还原剂为以下一种或两种以上：羟胺、盐酸羟胺、硫酸羟胺、、磷酸羟胺、水合肼。

所述的锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，所加入的还原剂的含量由正极电解液中累积的铁氰根离子浓度来决定。所述的正极电解液pH在8-14之间。

所述的锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，长期充放电使用后、容量及效率衰减的锌铁液流电池正极电解液中铁氰根离子浓度通过紫外可见分光度计测得。

所述的锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，还原剂可采用复合还原剂或单一还原剂，其复合还原剂中，有机还原剂与无机还原剂的质量比为(100:1)～(1：100)。

所述的锌铁液流电池正极电解液在线恢复方法，所加入的还原剂可在电池运行或不运行时加入，电池正极电解液可循环流动或不循环流动。