[发明专利]磁场与温度协同作用提高的液流电池传输性能的方法及液流电池

说明书

本发明提供了一种磁场与温度协同作用提高的液流电池传输性能的方法及液流电池，所述液流电池中，磁场发生器设置在负极电极与正极电极的两侧，为所述液流电池提供磁场；加热器为所述液流电池提供适当的温度环境。将低共熔溶剂电解液液流电池置于磁场中，同时使其处于15～65℃的温度环境，调节低共熔溶剂电解液的电化学物理特性，增大液流电池电解液中离子的扩散系数，有效解决现有的低共熔溶剂电解液存在因其粘度高，传质阻力大而致使电池功率密度低的问题；进而提高电池的能量效率及功率密度。本发明所述的低共熔溶剂液流电池具有宽的电化学窗口、绿色环保、制备简单、价格便宜等优点。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种新型结合外加磁场和温度协同作用于以低共熔溶剂为电解质的液流电池。

背景技术

近年来，随着可再生能源的迅速发展，各种新的储能技术应运而生。储能技术是指利用某种设备将电能储存在一定形式的电能，并在需要时将其转化为电能的技术。氧化还原流电池具有运行安全可靠、环境友好、输出功率和储能能力独立、设计和布局灵活、物理储能和化学储能之间快速启动等优点，是一种很有前途的技术。

液流电池技术的研究始于水系液流电池技术，其中Fe/Cr液流电池、全钒液流电池和溴多硫化物溶液液流电池是更具有研究意义的液流电池技术。然而，随着研究的深入，研究人员发现，水系液流电池的电化学窗口一般较窄(2V)，能量密度较低。这些问题限制了水系液流电池的进一步发展。为了克服水系液流电池的这些缺点，研究人员提出了使用非水系溶剂，其可以提供比水系液流电池更宽的电化学窗口和更高的能量密度。

因此我们使用了一种低成本的非水系溶剂，即低共熔溶剂(deep eutecticsolvent,简写为DES)，是由一定化学计量比的氢键受体，如季铵盐，和氢键给体，如酰胺、羧酸和多元醇等化合物，组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其熔点显著低于各个组分纯物质的熔点。DES具有广阔的电化学窗口，较高的热稳定性和良好的导电性。此外，DES无毒，不可燃，可生物降解，绿色环保。因此，DES作为氧化还原液流电池的电解质溶液具有很大的潜力。但由于低共熔溶剂本身较大的粘度，使得离子运动受到的阻力过大，不利于活性离子在其中的传输，从而限制了其应用范围。

本发明的目的在于提供了一种新型结合磁场与温度协同作用的液流电池，提高液流电池电解质溶液的电化学物理特性，增大液流电池电解质溶液中离子的扩散系数，进而提高液流电池的工作性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供了一种新型结合磁场与温度协同作用的液流电池，通过外加磁场及变换温度调节低共熔溶剂电解液的化学物理特性，增大液流电池电解液中离子的扩散系数，有效解决现有的低共熔溶剂电解液存在因其粘度高，传质阻力大而致使电池功率密度低的问题；进而提高电池的能量效率及功率密度。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁场与温度协同作用提高的液流电池传输性能的方法，其特征在于，将低共熔溶剂电解液液流电池置于0～605mT磁场以及15～65℃的温度环境中，使所述电池中反应的电解液的活性离子在洛伦兹力和热运动的协同作用下，加快活性离子的运动速率，提高液流电池的电导率。

基于所述方法的以低共熔溶剂为电解液的液流电池，包括正极储液罐、负极储液罐，第一机械泵、第二机械泵、磁场发生器、离子交换膜、正极电极、负极电极、第一集流板、第二集流板和第一端板、第二端板；正极储液罐、负极储液罐中分别存放着以低共熔溶剂为电解质的正极电解液、负极电解液，正极储液罐与正极电极、负极储液罐与负极电极之间分别设置第一机械泵、第二机械泵；离子交换膜位于正极电极与负极电极之间，正极电极与负极电极两侧分别为第一集流板、第二集流板，第一端板、第二端板在第一集流板、第二集流板外侧用于固定；其特征在于，所述磁场发生器设置在正极电极与负极电极的两侧，为所述液流电池提供磁场；正极储液罐、负极储液罐均放置于恒温水浴锅中进行控温，电池中设置加热器及热电偶使其处于特定的温度条件下。