[发明专利]一种中性锌铁液流电池

说明书

一种中性锌铁液流电池，包括单电池或者由2个以上单电池组成的电堆，单电池包括正极、隔膜、负极，于正极和隔膜之间通入正极电解液，于负极和隔膜之间通入负极电解液，正极电解液中的正极电解质为亚铁盐；负极电解液中的负极电解质为中性锌盐，溶剂为水。正负极电解质溶液均为中性，克服了传统液流电池强酸强碱电解质的腐蚀性问题，同时电池正负极之间的多孔膜，起到阻止正负极活性物质混合并且导通支持电解质的作用。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别是锌铁液流电池领域。

背景技术

电能是工业和生活中不可或缺的资源，目前电能主要是由化石能源来获取。随着化石能源的日益减少以及环境污染的加剧，风能，太阳能等可再生能源越来越受到重视。但是由于可再生能源的不连续性造成直接利用困难，所以需要寻求一种高效，可靠的储能设备来提高可再生能源的能源质量。液流电池由于功率，能量分开，不受地域环境限制的优势，成为目前最有前景的大规模储能设备。

目前发展比较成熟的液流电池包括全钒液流电池，锌溴液流电池，多硫化钠溴等，但是全钒液流电池需要使用高浓度的硫酸，会对管路造成腐蚀，锌溴和多硫化钠溴液流电池在使用中会析出溴单质污染环境，同时造成腐蚀。

目前对于锌铁电池的研究正极使用的是铁氰化钾的水溶液，负极使用的是氧化锌得的碱溶液。但是由于强碱对于隔膜的腐蚀限制了电池的使用寿命，同时铁氰化物的溶解度低造成电池的能量密度不高，目前对于碱性锌铁电池的研究已经很少了。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，采用具体技术方案如下：

一种中性锌铁液流电池，包括一节单电池或两节以上单电池串联而成的电堆、正、负极电解液储罐，正极电解质为亚铁盐溶液和支持电解质，负极电解质为锌盐溶液和支持电解质，溶剂为水。

亚铁盐是硫酸亚铁、氯化亚铁、溴化亚铁中的一种或二种以上，其于正极电解液中的亚铁盐的浓度是0.1～3mol/L，优选氯化亚铁，浓度0.5～2mol/L。

中性锌盐为氯化锌、溴化锌、硫酸锌、硝酸锌中的一种或二种以上，中性锌盐在负极电解液中的浓度是0.1～3mol/L，优选浓度0.4-1.5mol/L。

正极电解液或负极电解液中还含有支持电解质，支持电解质在负极电解液中的浓度为2～4mol/L。

支持电解质为KCl、K₂SO₄、KNO₃、NH₄Cl、(NH₄)₂SO₄的一种或二种以上。

隔膜为多孔膜，材料为聚烯烃或聚芳烃类中的一种或二种以上，膜厚在10～100um，多孔膜的孔隙率10-80％，孔径范围0.5-10nm。

所使用的电极为碳毡、石墨板、金属板或者碳布。

充电时，正负极电解质从正负极电解液储罐中由泵经由管路进入正负极，充电时，正极活性物质Fe²⁺发生氧化反应生成Fe³⁺，负极活性物质Zn²⁺发生还原反应生成Zn；放电时正极Fe³⁺发生还原反应生成Fe²⁺，负极单质锌发生氧化反应生成Zn²⁺。

成本比一般的Nafion膜要低得多，并且性能更加优越。

本发明的创新点在于：