提高全钒液流电池运行效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤：（1）将正极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池正极和所述正极电解液储罐之间循环，将负极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池负极和所述负极电解液储罐之间循环；（2）在操作温度为10-35℃，使所述正、负极电解液在电流密度为40-80mA/cm2、电压为0.8-1.65V下发生氧化或还原反应，完成全钒液流电池的充放电循环。上述提高全钒液流电池运行效率的方法使得全钒液流电池可长时间、高效、安全的运行，其库仑效率可达到92%，电压效率可达到89%，能量效率达82%，100次深度充放电循环后，电池能量效率无明显衰减。
【专利说明】提高全钒液流电池运行效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及全钒液流电池领域，特别是涉及ー种提高全钒液流电池运行效率的方法。
【背景技术】[0002]风能和太阳能等可再生能源的开发和利用为满足人类社会对电カ不断增长的需求提供了切实可行的途径。但是，风能和太阳能受季节、地域以及时间的影响十分明显。因此，风能和太阳能发电具有随机性、间歇性和波动性。为平滑和稳定可再生能源发电的输出、解决发电与用电间的矛盾、提高电网的稳定性与安全性，有必要研究开发与新能源合理利用相配套的能量存储与转换器件，实现可再生能源的发电与終端用户的电カ需求之间的匹配。
[0003]全钒液流电池具有功率和容量可独立设计、启动和响应速度快、电池主要部件材料可循环使用和安全性好等优点，是大规模储能的备选技术之一。全钒液流电池的正、负极活性物质以离子状态存储在电解液储罐中。电动泵将正、负极电解液经由管路在电池的反应腔体与储液罐间循环。全钒液流电池的反应腔体主要包括石墨集流板、碳毡电极以及离子交換膜。正、负极活性物质在碳毡电极表面发生氧化/还原反应后，电场驱动离子迁移通过隔膜，构成电池的内部电路，而电子则在外电路传递。理想情况下，透过隔膜的组分为质子、硫酸根离子、硫酸氢根离子等助电解质，被隔离的组分为各种价态的钒离子。
[0004]全钒液流电池充、放电的电极反应如下:
充电
[0005]正极:VO2+HOV0.+2H f e'1
一放电一
[0006]负极:V3++ e'1V2+
放电
[0007]总反应:VO2+V3+ + H20V02 +V2 +2.H
[0008]全钒液流电池的电化学性能受环境温度、电解液流速、充放电电流密度、充放电电压范围、电极材料的活性、离子交換膜的电导率及阻钒性能等影响。目前，一般采用部分石墨化的碳毡为全钒液流电池的电极，采用Nafion膜做为该电池的离子交換膜。因此，为保证全钒液流电池高效、长寿命、安全运行，需研究电池运行时所需最佳环境温度、电解液流速、充放电电流密度和充放电电压范围。
【发明内容】
[0009]基于此，有必要提供一种能够提高全钒液流电池运行效率的方法。
[0010]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，所述全钒液流电池包括电池正极、电池负极、正极电解液储罐、负极电解液储罐、正极电解液、负极电解液和离子交換膜，包括以下步骤:[0011](1)将正极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池正极和所述正极电解液储罐之间循环，将负极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池负极和所述负极电解液储罐之间循环；
[0012](2)操作温度为10-35°C，使所述正、负极电解液在电流密度为40-80mA/cm2、电压为0.8-1.65V下发生氧化或还原反应，完成全钒液流电池的充放电循环。
[0013]在其中一个实施例中，步骤(1)中所述正极电解液的流速为600_800L/h，所述负极电解液的流速为600-800L/h。
[0014]在其中一个实施例中，步骤(2)中所述操作温度为15_30°C。
[0015]在其中一个实施例中，所述电流密度为40-60mA/cm2。
[0016]在其中一个实施例中，所述正极电解液包括浓度为0.5-3.0mol/L的V0S04和浓度为 0.5-3.0mol/L 的 H2S04。
[0017]在其中一个实施例中，所述正极电解液中，V0S04的浓度为1.5-3.0mol/L, H2S04的浓度为 1.5-3.0mol/L。
[0018]在其中一个实施例中，所述负极电解液包括浓度为0.5-3.0mol/L的V2(S04)3和浓度为 0.5-3.0mol/L 的 H2S04。
[0019]在其中一个实施例中，所述负极电解液中，V2(S04)3的浓度为1.5-3.0mol/L, H2S04的浓度为 1.5-3.0mol/L。
[0020]在其中一个实施例中，所述离子交换膜选自质子交換膜、经Na+型化处理后的阳离子交換膜、经K+型化处理后的阳离子交換膜中的ー种，或选自质子交換膜、经Na+型化处理后的阳离子交換膜、经K+型化处理后的阳离子交換膜中的两种或三种通过物理混合或化学聚合所形成的复合膜。
[0021]上述提高全钒液流电池运行效率的方法通过控制电解液流速、环境温度、充放电电流密度和充放电电压，使得全钒液流电池可长时间、高效、安全的运行，其库仑效率可达到92%，电压效率可达到89%，能量效率达82%，100次深度充放电循环后，电池能量效率无明显衰减。
[0022]上述提高全钒液流电池运行效率的方法可以使得全钒液流电池长时间、高效、安全的运行的原因如下:
[0023]1、电解液流速的控制:在一定充放电电流密度下，电解液流速高，电极反应的浓差极化小，有利于提闻电池的电压效率，从而提闻其能量效率。但是，电解液流速尚，I旲两侧钥；离子的扩散加快，会降低电池的库仑效率，从而降低低其能量效率。当电解液的流速控制在400-1000L/h时，全钒液流电池的能量效率较高。
[0024]2、环境温度的控制:环境温度高，正、负极活性物质的电化学反应活性高，有利于提高电池的电压效率，从而提高电池的能量效率。但是，正极电解液易在高温析出v205沉淀。此外，负极电解液则易在低温析出ニ价钒的沉淀。当环境温度为10-35°c时，正极电解液和负极电解液均不会析出沉淀，有利于提高电池的能量效率。
[0025]3、充放电电流密度的控制:充放电电流密度高，正、负极活性物质的电化学极化大，电池的库仑效率提高，但是电池的电压效率降低。降低充、放电电流密度，可提高电池的电压效率，但是由于反应时间延长，电池的库仑效率则降低。当充放电电流密度为40-80mA/cm2吋，电池的电压效率和库仑效率均较高。[0026]4、充放电电压范围的选择:充电截止电压低，电极活性物质不能充分反应，电池容量低；提高充电截止电压，可能发生严重的析氢、析氧反应，降低充放电效率。此外，放电截止电压高，不能充分利用电极活性物质。当充放电电压为0.8-1.65V吋，电极活性物质可以得到充分利用，电池容量较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为实施例1的全钒液流电池系统装置图；
[0028]图2为实施例1的全钒液流电池充放电曲线图；
[0029]图3为实施例2的全钒液流电池充放电曲线图；
[0030]图4为实施例3的全钒液流电池循环性能曲线图；
[0031]图5为实施例4的全钒液流电池充放电曲线图；
[0032]图6为实施例5的全钒液流电池充放电曲线图；
[0033]图7为实施例6的全钒液流电池充放电曲线图；
[0034]图8为实施例7的全钒液流电池充放电曲线图；
[0035]图9为实施例8的全钒液流电池充放电曲线图；
[0036]图10为对比例1的全钒液流电池充放电曲线图；
[0037]图11为对比例2的全钒液流电池充放电曲线图；
[0038]图12为对比例3的全钒液流电池充放电曲线图；
[0039]图13为对比例4的全钒液流电池充放电曲线图；
[0040]图14为对比例5的全钒液流电池充放电曲线图；
[0041]附图标记:1电池正极；2电池负极；3离子交換膜；4正极电解液储罐；5负极电解液储罐；6正极泵；7负极泵。
【具体实施方式】
[0042]以下结合具体实施例对本发明做进ー步的阐述。
[0043]实施例1提高全钒液流电池运行效率的方法
[0044]如图1所示，全钒液流电池包括电池正极1、电池负极2、离子交換膜3、正极电解液储罐4、负极电解液储罐5、正极泵6和负极泵7。
[0045]其中，电池正极1与电池负极2均为碳毡和石墨集流板组成的复合板，离子交換膜
3为 Nafion 膜。
[0046]正极电解液储罐4存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0047]负极电解液储罐5存放的负极电解液中，V2(S04)3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0048]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0049]( 1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0050](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为40mA cm_2，得到的充放电曲线图如图2所示。
[0051]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为40mA cm_2时，库仑效率达到了 92%，电压效率达到89%，能量效率达到82%。
[0052]实施例2提高全钒液流电池运行效率的方法
[0053]全钒液流电池结构同实施例1。
[0054]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为0.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0055]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为0.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0056]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0057](1)利用正极泵将正极电解液以600L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以600L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0058](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在30°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为80mA cm_2，得到的充放电曲线图如图3所示。
[0059]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为80mA cm_2时，库仑效率达到了 95%，电压效率达到85%，能量效率达到81%。
[0060]实施例3提高全钒液流电池运行效率的方法[0061 ] 全钒液流电池结构同实施例1。
[0062]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0063]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0064]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0065]( 1)利用正极泵将正极电解液以400L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以400L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0066](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在10°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为60mA cm_2，得到的电池循环曲线图如图4所示。
[0067]由图4可以看出，上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为60mA cm_2时，经过100次深度充、放电后，电池的能量效率无明显衰减。
[0068]实施例4提高全钒液流电池运行效率的方法
[0069]全钒液流电池结构同实施例1。
[0070]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0071]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0072]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0073]( 1)利用正极泵将正极电解液以1000L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以1000L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0074](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在35°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为40mA cm_2，得到的充放电曲线图如图5所示。
[0075]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为40mA cm_2时，库仑效率达到了 75%，电压效率达到95%，能量效率达到71%。
[0076]实施例5提高全钒液流电池运行效率的方法
[0077]全钒液流电池结构同实施例1。
[0078]其中，离子交換膜3为经Na+型化处理后的阳离子交換膜。
[0079]正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为3.0mol/L。
[0080]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0081]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0082]( 1)利用正极泵将正极电解液以400L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以400L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0083](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在10°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为60mA cm_2，得到的充放电曲线图如图6所示。
[0084]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为60mA cm_2时，库仑效率达到了 93%，电压效率达到86%，能量效率达到80%。
[0085]实施例6提高全钒液流电池运行效率的方法
[0086]全钒液流电池结构同实施例1。
[0087]其中，离子交換膜3为经K+型化处理后的阳离子交換膜。
[0088]正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为3.0mol/L。
[0089]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0090]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0091](1)利用正极泵将正极电解液以600L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以600L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0092](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在30°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为60mA cm_2，得到的充放电曲线图如图7所示。
[0093]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为60mA cm_2时，库仑效率达到了 94%，电压效率达到87%，能量效率达到82%。
[0094]实施例7提高全钒液流电池运行效率的方法
[0095]全钒液流电池结构同实施例1。
[0096]其中，离子交換膜3为K+型化处理和Na+型化处理后的两种阳离子交換膜通过物理混合得到的复合膜。
[0097]正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为3.0mol/L。
[0098]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0099]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0100](1)利用正极泵将正极电解液以600L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以600L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0101](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在30°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为60mA cm_2，得到的充放电曲线图如图8所示。
[0102]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为60mA cm_2时，库仑效率达到了 98%，电压效率达到85%，能量效率达到83%。
[0103]实施例8提高全钒液流电池运行效率的方法
[0104]全钒液流电池结构同实施例1。
[0105]其中，离子交換膜3为K+型化处理和Na+型化处理后的两种阳离子交换树脂化学交联后得到的复合膜。
[0106]正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为3.0mol/L。
[0107]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0108]一种提高全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0109](1)利用正极泵将正极电解液以600L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以600L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0110](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在30°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为80mA cm_2，得到的充放电曲线图如图9所示。
[0111]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为80mA cm_2时，库仑效率达到了 96%，电压效率达到84%，能量效率达到81%。
[0112]对比例1
[0113]全钒液流电池结构同实施例1。[0114]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.0mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0115]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.0mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0116]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0117](1)利用正极泵将正极电解液以200L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以200L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0118](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在0°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.7-1.7V，充放电电流密度设为20mAcnT2，得到的充放电曲线图如图10所示。
[0119]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.7-1.7V，充放电电流为20mA cm_2时，库仑效率达到了 75%，电压效率达到80%，能量效率达到60%。
[0120]对比例2
[0121 ] 全钒液流电池结构同实施例1。
[0122]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0123]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0124]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0125](1)利用正极泵将正极电解液以1200L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以1200L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0126](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为40mA cm_2，得到的充放电曲线图如图11所示。
[0127]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为40mA cm_2时，库仑效率达到了 78%，电压效率达到80%，能量效率达到62%。
[0128]对比例3
[0129]全钒液流电池结构同实施例1。
[0130]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0131]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0132]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0133](1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0134](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在40°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为40mA cm_2，得到的充放电曲线图如图12所示。
[0135]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为40mA cm_2时，库仑效率达到了 85%，电压效率达到84%，能量效率达到71%。
[0136]对比例4
[0137]全钒液流电池结构同实施例1。
[0138]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0139]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0140]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0141](1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0142](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为100mA cnT2，得到的充放电曲线图如图13所示。
[0143]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为100mA cm_2时，库仑效率达到了 96%，电压效率达到58%，能量效率达到56%。
[0144]对比例5
[0145]全钒液流电池结构同实施例1。
[0146]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0147]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0148]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0149](1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0150](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.8-1.65V，充放电电流密度设为30mA cm_2，得到的充放电曲线图如图14所示。
[0151]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.8-1.65V，充放电电流为30mA cm_2时，库仑效率达到了 60%，电压效率达到90%，能量效率达到75%。
[0152]对比例6
[0153]全钒液流电池结构同实施例1。
[0154]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0155]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0156]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0157](1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0158](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为1.7-2.0V，充放电电流密度设为40mA cm—2。
[0159]上述全钒液流电池，在充放电电压为1.7-2.0V时，全钒液流电池不能正常充放电。
[0160]对比例7
[0161]全钒液流电池结构同实施例1。
[0162]其中，正极电解液储罐存放的正极电解液中，V0S04的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3.0mol/L。
[0163]负极电解液储罐存放的负极电解液中，V2 (S04) 3的浓度为1.5mol/L, H2S04的浓度为 3mol/L。
[0164]上述全钒液流电池运行效率的方法，包括以下步骤:
[0165](1)利用正极泵将正极电解液以800L/h的流速经管路在电池正极与正极电解液储罐间循环，利用负极泵将负极电解液以800L/h的流速经管路在电池负极与负极电解液储罐间循环；
[0166](2)将上述全钒液流电池置于温度恒定在15°C的恒温箱中，采用Land充放电进行充放电测试:充放电电压范围设为0.5-0.7V，充放电电流密度设为40mAcnT2。
[0167]上述全钒液流电池，在充放电电压为0.5-0.7V，全钒液流电池不能正常充放电。
[0168]实施例1-8与对比例1-7的库仑效率、电压效率、能量效率如表1所示:
[0169]表1实施例1-8与对比例1-7的全钒液流电池运行效率对比表
[0170]
电解液环境充放电电充放电库仑电压能量
流速温度流密度电压(V)效率效率效率
【权利要求】
1.一种提高全钒液流电池运行效率的方法，所述全钒液流电池包括电池正扱、电池负极、正极电解液储罐、负极电解液储罐、正极电解液、负极电解液和离子交換膜，其特征在于，包括以下步骤: (1)将正极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池正极和所述正极电解液储罐之间循环，将负极电解液以400-1000L/h的流速在所述电池负极和所述负极电解液储罐之间循环； (2)操作温度为10-35°C，使所述正、负极电解液在电流密度为40-80mA/cm2、电压为0.8-1.65V下发生氧化或还原反应，完成全钒液流电池的充放电循环。
2.根据权利要求1所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，步骤(1)中所述正极电解液的流速为600-800L/h，所述负极电解液的流速为600-800L/h。
3.根据权利要求1所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，步骤(2)中所述操作温度为15-30°C。
4.根据权利要求1所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，所述电流密度为 40-60mA/cm2。
5.根据权利要求1所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，所述正极电解液包括浓度为0.5-3.0mol/L的V0S04和浓度为0.5-3.0mol/L的H2S04。
6.根据权利要求5所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，所述正极电解液中，V0S04 的浓度为 1.5-3.0mol/L mol/L, H2S04 的浓度为 1.5-3.0mol/L。
7.根据权利要求1所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，所述负极电解液包括浓度为0.5-3.0mol/L的\ (S04) 3和浓度为0.5-3.0mol/L的H2S04。
8.根据权利要求7所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在于，所述负极电解液中，V2(S04)3 的浓度为 1.5-3.0mol/L, H2S04 的浓度为 1.5-3.0mol/L。
9.根据权利要求1-8任一项所述的提高全钒液流电池运行效率的方法，其特征在干，所述离子交換膜选自质子交換膜、经Na+型化处理后的阳离子交換膜、经K+型化处理后的阳离子交換膜中的ー种，或选自质子交換膜、经Na+型化处理后的阳离子交換膜、经K+型化处理后的阳离子交換膜中的两种或三种通过物理混合或化学聚合所形成的复合膜。
【文档编号】H01M8/04GK103456977SQ201310382214
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】魏增福, 王福庆, 陈剑, 钟国彬, 苏伟, 刘世念 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 中国科学院大连化学物理研究所