[发明专利]一种碱性锌铁液流电池电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种碱性锌铁液流电池电解液及其应用，属于液流电池技术领域。本发明的负极电解液是由溴化锌溶解于强碱溶液中配制成的悬浊液；正负极电解液中的碱浓度存在浓度差，且正极电解液碱浓度低于负极电解液中的碱浓度。使用本发明的正负极电解液可有效缓解碱性锌铁液流电池电解液迁移问题，提高负极电解液的能量密度，拓宽了电池的适用温度范围，提升电池的可靠性。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种碱性锌铁液流电池电解液及其应用。

背景技术

随着我国社会的飞速进步和经济的迅猛发展，与此同时我们也为此付出着巨大的代价——大量的能源消耗与严重的环境污染。所以，为了解决人与自然的矛盾问题，清洁可再生能源(如风能、太阳能等)必将被广泛利用。但是，这些清洁可再生能源往往具有不连续与不稳定的特点，在其利用的过程中，必须要配备储能设施。锌铁液流电池因其具有安全性高、成本低、功率密度高等特点，有希望作为大规模或分布式储能系统应用于电力设施，促进清洁可再生能源的高质量应用。

锌铁液流电池是一种很有竞争力的储能技术，采用碱性水系电解液，具有成本低、安全性高的优势。负极利用锌的沉积溶解反应，在碱性电解液中具有较低的电位(-1.2Vvs.标准氢电极)，电化学反应为两电子转移。正极电解液是将亚铁氰化钾或亚铁氰化钠溶解在碱溶液，相对于标准氢电极电位为0.5V，成本低，可逆性好，具有高的电化学反应速率。

但是，传统的锌铁液流电池在工作的过程中会发生电解液迁移与正极电解液活性物质的析出，缩短电池的循环寿命，电池低温性能差。研究开发一种能有效缓解上述问题的高性能电解液成为当前亟待研究的重要课题，进而提升锌铁液流电池的性能，成为推动其快速发展的关键。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种新的碱性锌铁液流电池正极与负极电解液的组成及其应用。

本发明目的是通过以下方式实现：

本发明提供一种碱性锌铁液流电池电解液，包括正极电解液和负极电解液，所述正极电解液由亚铁氰化物与强碱的混合水溶液形成的透明溶液组成，所述负极电解液是由溴化锌与强碱的混合水溶液形成的悬浊液组成，悬浊液中悬浊物为氢氧化锌。

进一步地，所述的亚铁氰化物为亚铁氰化钾、亚铁氰化钠、亚铁氰化锂、亚铁氰化镁、亚铁氰化钙中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述的亚铁氰化物为亚铁氰化钠、亚铁氰化钾中的一种或两种的组合。

进一步地，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述正极电解液中亚铁氰化物的浓度为0.05～0.7mol/L，强碱的浓度为0.5～2mol/L。

进一步地，所述负极电解液中溴化锌浓度为0.4～1.2mol/L，强碱浓度为2～6mol/L；溴化锌与碱的摩尔比为1:12.5-1:2，优选1:10-1:5。

进一步地，负极电解液中碱浓度高于正极电解液中碱浓度，差值为1～6mol/L，优选2～4mol/L。

进一步地，所述正极电解液中亚铁氰化物为亚铁氰化钠，浓度为0.5mol/L；强碱为氢氧化钾，浓度为1.25-1.75mol/L。

进一步地，所述负极电解液中溴化锌浓度为0.5-1.0mol/L；强碱为氢氧化钾，浓度为4.5-5mol/L。

进一步地，所述负极电解液中除溶解在强碱性溶液中的锌酸根离子充电过程中被还原成单质锌外，电解液中的悬浊物氢氧化锌也会溶解至强碱溶液中，继续还原成单质锌，参与电池的电化学反应。

本发明另一方面提供由上述的碱性锌铁液流电池电解液组装的碱性锌铁液流电池。