[发明专利]中性有机氧化还原液流电池

说明书

本发明公开了一种中性有机氧化还原液流电池，以甲基二氯紫精为负电极电解液，甲基二茂铁为正电极电解液，并添加KCl溶液作为支撑电解质溶液；正负电极电解质之间放置具有传导氯离子功能的离子交换膜。电池两端均连接外部储罐，再用泵提供电池循环所需的电解质溶液。有机物的原材料来源广泛，价格低廉，且可以通过低碳排放的方式实现绿色电池循环。采用本发明所述的液流电池具有电化学活性高、能量密度高、价格低、装配工艺简单的特点，适宜被大规模的推广。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种中性有机氧化还原液流电池。

背景技术

二十一世纪以来，城市化进程与人口数目增加，全球的能源需求成为一个重要的问题。电化学储能是现代社会中应用最广泛的电气工程技术之一。目前，可充电插层电池，由于其能量密度和循环寿命的优越性，在日益增长的电子市场上得到了迅速的发展。然而，高成本和安全问题限制了它们在大规模EES系统中的应用。与这些静态电池相比，氧化还原液流电池具有克服这些缺点的巨大潜力。

氧化还原液流电池是固定储能的极有前途的选择。最吸引人的特点是:可伸缩性和灵活性、独立的功率和能源规模、高往返效率、高DOD、长耐久性、快速响应能力而且能减少对于环境的影响。这些特点它成为理想的储能电池。

全钒液流电池是目前研究最广泛的液流电池技术。全钒液流电池的应用最为广泛，但其成本高，能量密度低，阻碍了其大规模应用。

发明内容

本专利发挥液流电池的优点，提出了一种中性有机氧化还原液流电池系统，该电池具有成本低、毒性小，寿命长，能量密度大，装配简单的优点。

为解决上述优点，本发明采用如下技术方案：

一种中性有机氧化还原液流电池，该电池电解液为中性有机溶液，采用0.8～1.2mmol/L的甲基二氯紫精溶液为负电极电解液，0.8～1.2mmol/L的甲基二茂铁溶液为正电极电解液，并添加0.5mol/L KCl溶液作为支撑电解质溶液；负电极上发生还原反应，反应方程式为：正电极上发生氧化反应，反应方程式为：总反应方程式为：

采用1.00mmol/L的甲基二氯紫精溶液为负电极电解液，1.00mmol/L的甲基二茂铁溶液为正电极电解液。

该电池由端板1、铜集电极2、石墨板3、密封垫片4、正电极5-1，负电极5-2、隔膜6、电极框7和紧固件构成；所述正电极5-1和负电极5-2之间设有用于交换离子的隔膜6，使得流经正电极5-1和负电极5-2的电解液与隔膜6直接接触，在隔膜6与石墨板3之间设有用于密封正电极5-1和负电极5-2的中空形状的密封垫片4，该密封垫片4的外形尺寸与隔膜6的外形尺寸相同；端板1与电极框7采用面密封方式；所述隔膜6位于中心，正电极5-1和负电极5-2分别位于隔膜6两侧，密封垫片4设置在正负电极外周圈，石墨板3设置在密封垫片4外侧，端板1设置在石墨板3外侧，铜集电极2贴于端板1内侧，以上所有部件形成左右对称关系并位于电极框7之间。电池两端均连接外部储罐，再用泵提供电池循环所需的电解质溶液。

所述隔膜6为传导氯离子功能的离子交换膜。

所述正电极5-1和负电极5-2为石墨毡，对石墨毡表面增加孔道，保持电池的库伦效率使得电解质溶液在电极的保留时间更长，增加库伦效率。

所述端板1为碳素导电复合材料板。

由于以上技术方案实施，本发明与现有技术相比具有如下优点。

1、本发明中性有机氧化还原液流电池，采用中性有机电解液，成本低、电化学活性高、毒性小、寿命长、能量密度大，且提高了液流电池的循环寿命和电池比容量。

2、制备的有机氧化还原电池可用于中性液流电池体系中，是一种来源广泛，性能可调控强，成本低活性高，在电动工具、电动车、电网等储能方面有广阔的应用前景。