一种锌溴液流电池电解液的纯化处理方法与流程

本发明涉及锌溴液流电池领域，尤其涉及一种锌溴液流电池电解液的纯化处理方法。

背景技术：

1、锌溴液流电池作为除全钒液流电池之外商业化进程较为成熟的液流电池体系之一，凭借其模块化设计、低成本、高安全特性等优势，早期锌溴液流电池主要在面向用户侧套利、提高供电稳定性场景开展小规模示范与应用。近年来，随着风电、光伏等可再生能源的大规模并网与新型电力系统建设的推进，锌溴液流电池因具备长循环寿命、易扩容及环境友好等特性，正逐步向发电侧与电网侧规领域延伸，装机规模与产业化进程呈现加速态势。

2、电解液是液流电池的核心工作介质，其制备成本在电池系统总成本中占比较高，且其浓度与体积直接决定了液流电池的额定容量与电化学性能。在长期充放电循环运行过程中，受电极副反应、隔膜离子交叉、水分蒸发、管路腐蚀及外界污染等因素影响，电解液中的有效溴锌组分浓度逐渐降低，同时不可避免地引入或富集铁（fe）、铜（cu）、镉（cd）、钴（co）等杂质金属离子。上述变化会导致电池容量衰减、库仑效率下降、极化增大及循环寿命缩短。对退役或性能衰减的电解液进行回收与纯化处理，不仅可有效恢复其电化学活性与容量性能，实现关键材料的闭环利用，大幅降低液流电池的全生命周期成本，还可避免含重金属及溴化物的废液直接排放所造成的生态环境风险，具有显著的经济效益与环保价值。

3、目前，工业上针对锌溴液流电池电解液的除杂纯化主要采用分步法，即通过调节体系ph值、添加化学沉淀剂或络合剂等手段，依次去除fe、cu、cd、co等杂质金属离子。然而，该工艺在实际应用中除杂流程冗长、试剂消耗量大、固液分离困难且易产生二次污染，难以匹配大规模连续化生产需求；并且受限于反应热力学平衡与动力学条件，传统方法除杂后的电解液中仍含有一些微量的杂质离子无法脱除，影响电解液的品质，导致再生电解液的电化学性能无法完全恢复，严重制约了废电解液的高值化回收与规模化再利用。因此，本领域亟需开发一种高效、不引进杂质、深度脱除微量杂质的锌溴液流电池电解液纯化方法，以实现电解液品质的稳定恢复。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，能够高效、不引进杂质地分离去除锌溴液流电池电解液中的杂质离子。

2、本发明的目的之二在于提供一种用于锌溴液流电池电解液纯化的装置，其组成简易、操作简便。

3、本发明实现目的之一所采用的方案为：一种锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，包括以下步骤：（1）向锌溴液流电池电解液中加入氧化剂，搅拌反应完全；（2）向步骤（1）中得到的电解液中加入沉淀剂，搅拌反应完全；（3）将步骤（2）得到的电解液过滤去除沉淀物；（4）将步骤（3）得到的电解液进行电解完成纯化。

4、优选地，所述锌溴液流电池电解液中的杂质包括铬、锰、铁、镍、铜中的至少一种。

5、优选地，步骤（1）中所述的氧化剂为双氧水，投加量为1~5g/l，所述搅拌反应时间为0.5~1小时。

6、优选地，使用双氧水不引入其他杂质到锌溴液流电池电解液体系中，提高了纯化产物的品质。

7、优选地，步骤（2）中所述的沉淀剂包括n,n-二甲基硫代甲酸钠，投加量为30~300mg/l，所述搅拌反应时间为0.5~1小时。

8、优选地，步骤（3）中所述过滤使用的滤膜孔径≤0.45μm。

9、优选地，步骤（4）中所述电解使用的工作单元至少包括电解槽、正极片、负极片、电源以及用于连接的电线。

10、优选地，所述正极片为高纯锌片，负极片为高纯碳片。

11、优选地，所述电源为恒压电源，电压为3～6v，电流密度不高于80 a/m2。

12、优选地，步骤（4）中所述电解时间为3~6小时。

13、本发明实现目的之一所采用的方案为：一种用于锌溴液流电池电解液的纯化的装置，其特征在于，包括氧化池、沉淀池、过滤装置和电解装置。

14、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

15、本发明通过采用化学氧化沉淀、电化学处理联合分步工艺，对锌溴液流电池电解液中的杂质离子进行了分离去除；两段工艺相互协同，化学氧化沉淀实现了大部分杂质的快速粗分离，电化学处理对残留杂质离子进行深度析出，实现了达到99%的杂质离子去除率。

16、本发明全程在常温常压下运行，且无需添加强酸强碱，操作简单，条件温和，设备兼容性强。

1.一种锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，所述锌溴液流电池电解液中的杂质包括铬、锰、铁、镍、铜中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述的氧化剂为双氧水，投加量为1~5mg/l，所述搅拌反应时间为0.5~1小时。

4.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的沉淀剂包括n,n-二甲基硫代甲酸钠，投加量为30~300mg/l，所述搅拌反应时间为0.5~1小时。

5.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述过滤使用的滤膜孔径≤0.45μm。

6.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，步骤（4）中所述电解使用的工作单元至少包括电解槽、正极片、负极片、电源以及用于连接的电线。

7.根据权利要求6所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，所述正极片为高纯锌片，负极片为高纯碳片。

8. 根据权利要求6所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，所述电源为恒压电源，电压为3～6v，电流密度不高于80 a/m2。

9.根据权利要求1所述的锌溴液流电池电解液的纯化处理方法，其特征在于，步骤（4）中所述电解时间为3~6小时。

10.一种用于锌溴液流电池电解液的纯化的装置，其特征在于，包括氧化池、沉淀池、过滤装置和电解装置。