一種制備高濃度釩電解液的電解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電解裝置，具體涉及一種制備高濃度釩電解液的電解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩電解液是釩電池的重要組成部分，是能量?jī)?chǔ)存的載體，電解液與電堆是獨(dú)立的， 容量可根據(jù)電解液的體積和濃度調(diào)節(jié)。目前，釩電池電解液的制備方法主要有化學(xué)合成法 和電解合成法。
[0003] 化學(xué)合成法主要是通過氧化還原反應(yīng)將不易溶于水的釩的高價(jià)氧化物還原為較 易溶于水的低價(jià)態(tài)的釩離子，這種方法是利用從石煤中提取的V 2O5制備釩電池用電解液， 即先將％05在H2SO 4中溶解活化，然后用中強(qiáng)還原劑使V (V)還原為V (IV)或V (111)。此種 方法制得的電解液的濃度不高，不利于提高釩電池的能量密度。
[0004] 電解法是將V2O5在硫酸溶液中進(jìn)行電解，還原得到低價(jià)的釩離子溶液，電解法制 備釩電解液分為直接電解和用還原劑還原后電解兩種方式。直接電解方式是在陰極單元槽 加入V 205、H2SOJP添加劑，使用攪拌器進(jìn)行攪拌，陽極單元槽加入硫酸水溶液進(jìn)行電解。此 方式雖然可制備高濃度的釩電解液，但存在電流效率低、反應(yīng)速度慢、槽電壓偏高、能耗高、 環(huán)境不友好等缺點(diǎn)。還原劑還原電解方式是先用二氧化硫、草酸等還原劑將固體V 2O5溶解 還原，再將溶液注入到釩電池中進(jìn)行電解，此方式雖然也可以制備高濃度的全釩電解液，但 存在還原劑加入量難以把控，易引入雜質(zhì)，而且在進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)需要高溫加熱，反應(yīng)過程 中易產(chǎn)生大量高溫氣體，從而導(dǎo)致操作危險(xiǎn)，對(duì)裝置的安全性能要求較高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種可降低槽電壓、減小能耗、 增加電流效率、加快反應(yīng)速率、環(huán)境友好，成品純度高的制備高濃度釩電解液的電解裝置。
[0006] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，包括槽 體、設(shè)置在槽體上的蓋板、設(shè)置在槽體內(nèi)的隔膜、電極和槽體外的回流泵，其特征在于：所述 的槽體由陽極槽和陰極槽兩個(gè)半槽組成，所述的隔膜設(shè)置在兩個(gè)半槽之間；所述的電極由 導(dǎo)電板與導(dǎo)電氈組成，所述的回流泵為兩個(gè)，分別設(shè)置在陽極槽和陰極槽的一側(cè)，所述的回 流泵通過管道分別與兩個(gè)半槽連通。
[0007] 所述的陽極槽和陰極槽的槽體一側(cè)的上部分別設(shè)置有進(jìn)液孔，另一側(cè)的下部分別 設(shè)置有出液孔，連接處向外側(cè)延伸的邊框上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的螺栓孔。
[0008] 所述的蓋板嵌設(shè)在槽體的槽口處，蓋板與陽極槽和陰極槽的對(duì)應(yīng)處分別設(shè)置有排 氣孔。
[0009] 所述的隔膜為陽離子交換膜、陰離子交換膜、Naffion膜的一種。
[0010] 所述的電極分為陽極槽電極和陰極槽電極，所述的陽極槽電極由導(dǎo)電板與導(dǎo)電 氈粘結(jié)組成，所述的陰極槽電極由導(dǎo)電板與導(dǎo)電氈粘結(jié)組成，
[0011] 所述的導(dǎo)電板為鉛板、石墨板、DSA電極板的一種；所述的導(dǎo)電氈為碳?xì)?、泡沫鎳?不銹鋼纖維氈的一種。
[0012] 所述的回流泵為耐磨、耐腐蝕砂漿泵或氟塑料磁力泵的一種。
[0013] 所述的管道為耐腐蝕PVC軟管或硬管。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0015] 1、本實(shí)用新型在電解槽外的一側(cè)設(shè)置回流泵，回流泵將電解液連同未反應(yīng)的V2O 5 從電解槽下部的出液孔抽出，然后從上部的進(jìn)液孔輸送回電解槽內(nèi)，使槽體內(nèi)的電解液形 成動(dòng)態(tài)回流，以此達(dá)到充分電解的目的，從而減小濃差極化、降低槽電壓，同時(shí)易于電解槽 的密封，有效杜絕酸霧的揮發(fā)。
[0016] 2、本實(shí)用新型采用具有較好導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性的復(fù)合陽極和復(fù)合陰極，即在 單一電極的導(dǎo)電板上粘結(jié)導(dǎo)電氈，由于導(dǎo)電氈具有豐富的微孔和高的比表面積，耐酸、堿， 灰份少，有效加大了電極的反應(yīng)面積，加快反應(yīng)速率，減小電流密度、增加電流效率，減小能 耗，成品純度高。
[0017] 3、本實(shí)用新型在槽口的凹槽中設(shè)置有活動(dòng)蓋板，可將防止引入雜質(zhì)和廢氣排放， 同時(shí)在蓋板與陽極槽和陰極槽的對(duì)應(yīng)處分別設(shè)置有排氣孔，可通過排氣管引出廢氣，并與 堿液池聯(lián)通，避免電解過程中產(chǎn)生的廢氣對(duì)環(huán)境造成污染。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為圖1的A-A截面圖。
[0020] 圖3為圖1的B-B截面圖。
[0021] 圖中：槽體1、陽極槽la、陰極槽lb、陽極槽進(jìn)液孔11a、陰極槽進(jìn)液孔lib、陽極槽 出液孔12a、陰極槽出液孔12b、陽極槽螺栓孔13a、陰極槽螺栓孔13b、蓋板2、陽極槽排氣孔 21a、陰極槽排氣孔21b、隔膜3、電極4、陽極槽電極4a、陰極槽電極4b、陽極槽電極導(dǎo)電板 41a、陰極槽電極導(dǎo)電板41b、陽極槽電極導(dǎo)電氈42a、陰極槽電極導(dǎo)電氈42b、回流泵5、陽極 回流泵5a、陰極回流泵5b、管道6。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0023] 參見圖1~圖3,一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，包括槽體1、設(shè)置在槽體1 上的蓋板2、設(shè)置在槽體1內(nèi)的隔膜3、電極4和槽體外的回流泵5。
[0024] 槽體1由陽極槽Ia和陰極槽Ib兩個(gè)半槽組成，在陽極槽Ia和陰極槽Ib的槽體 一側(cè)的上部分別設(shè)置有進(jìn)液孔Ila和11b，另一側(cè)的下部分別設(shè)置有出液孔12a和12b，在 兩個(gè)半槽連接處向外側(cè)延伸的邊框上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的螺栓孔13a和13b。
[0025] 蓋板2嵌設(shè)在槽體1槽口處的凹槽內(nèi)，蓋板2與陽極槽Ia和陰極槽Ib的對(duì)應(yīng)處 分別設(shè)置有排氣孔21a和21b，通過軟管與堿液吸收瓶相連。蓋板2的材質(zhì)采用聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯的一種。
[0026] 隔膜3夾持在陽極槽Ia和陰極槽Ib兩個(gè)半槽之間，隔膜3為陽離子交換膜、陰離 子交換膜、Naffion膜的一種。本實(shí)施例為陽離子交換膜。安裝時(shí)，將陽極槽Ia和陰極槽 Ib的螺栓孔13a和13b相對(duì)應(yīng)，隔膜3夾持在兩個(gè)半槽連接面之間，螺栓依次穿過陽極槽 Ia的螺栓孔13a、隔膜3、陰極槽Ib的螺栓孔13b，隔膜3夾緊在兩個(gè)半槽之間，將槽體1分 隔為兩個(gè)獨(dú)立的槽腔。
[0027] 電極4分為陽極槽電極4a和陰極槽電極4b,陽極槽電極4a由導(dǎo)電板41a與導(dǎo)電 氈42a粘結(jié)組成，陰極槽電極4b由導(dǎo)電板41b與導(dǎo)電氈42b粘結(jié)組成。導(dǎo)電板41a和41b 均為鉛板、石墨板、DSA電極板的一種；導(dǎo)電氈42a和42b均為碳?xì)?、泡沫鎳、不銹鋼纖維氈 的一種。本實(shí)施例的導(dǎo)電板41a和41b為鉛板，導(dǎo)電毯42a和42b為碳毯；導(dǎo)電毯42a和 42b采用導(dǎo)電膠分別粘結(jié)在導(dǎo)電板41a和41b的板面上。
[0028] 回流泵5為兩個(gè)，分別設(shè)置在陽極槽Ia和陰極槽Ib外的一側(cè)。陽極回流泵5a通 過管道6a與陽極槽Ia連通，陰極回流泵5b通過管道6b與陰極槽Ib連通?；亓鞅?a和 5b為耐磨、耐腐蝕砂楽泵或氟塑料磁力泵的一種,管道6a和6b為耐腐蝕PVC軟管或硬管。 本實(shí)施例的回流泵5a和5b均為耐磨、耐腐蝕砂楽泵，管道6a和6b均為耐腐蝕PVC硬管。
[0029] 表1為本實(shí)用新型與普通電解槽在相同電極面積時(shí)性能對(duì)比。（電極面積為 800cm2)〇
[0030] 表 1 :
[0032]以上所述為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案及技術(shù)原理，任何與此等效的其它設(shè)計(jì)， 均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，包括槽體（1)、設(shè)置在槽體（1)上的蓋板（2)、 設(shè)置在槽體（1)內(nèi)的隔膜（3)、電極（4)和槽體外的回流泵（5)，其特征在于：所述的槽體 (1)由陽極槽（la)和陰極槽（lb)兩個(gè)半槽組成，所述的隔膜（3)設(shè)置在兩個(gè)半槽之間；所 述的電極（4)由導(dǎo)電板（41)與導(dǎo)電氈（42)組成，所述的回流泵（5)為兩個(gè)，分別設(shè)置在陽 極槽（la)和陰極槽（lb)的一側(cè)，所述的回流泵（5)通過管道（6)分別與兩個(gè)半槽連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述 的陽極槽（la)和陰極槽（lb)的槽體一側(cè)的上部分別設(shè)置有進(jìn)液孔（lla、llb)，另一側(cè)的 下部分別設(shè)置有出液孔（12a、12b)，連接處向外側(cè)延伸的邊框上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的螺栓孔 (13a、13b)。3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 蓋板（2 )嵌設(shè)在槽體（1)的槽口處，蓋板（2 )與陽極槽（la)和陰極槽（lb)的對(duì)應(yīng)處分別設(shè) 置有排氣孔（21a、21b)。4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 隔膜（3)為陽離子交換膜、陰離子交換膜、Naffion膜的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 電極（4)分為陽極槽電極4a和陰極槽電極（4b)，所述的陽極槽電極（4a)由導(dǎo)電板（41a) 與導(dǎo)電氈（42a)粘結(jié)組成，所述的陰極槽電極（4b)由導(dǎo)電板（41b)與導(dǎo)電氈（42b)粘結(jié)組 成。6. 根據(jù)權(quán)利要求書5所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 導(dǎo)電板（41a、41b)為鉛板、石墨板、DSA電極板的一種；所述的導(dǎo)電毯（42a、42b)為碳毯、泡 沫鎳、不銹鋼纖維氈的一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 回流泵（5)為耐磨、耐腐蝕砂漿泵或氟塑料磁力泵的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求書1所說的一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，其特征在于所述的 管道（6)為耐腐蝕PVC軟管或硬管。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種制備高濃度釩電解液的電解裝置，該裝置包括槽體、隔膜、電極和回流泵。槽體由陽極槽和陰極槽兩個(gè)半槽組成，隔膜設(shè)置在兩個(gè)半槽之間，電極由導(dǎo)電板與導(dǎo)電氈粘結(jié)組成，回流泵設(shè)置在槽體外的一側(cè)。本實(shí)用新型在電解槽的一側(cè)設(shè)置有回流泵，回流泵將電解液連同未反應(yīng)的V2O5從電解槽下部的出液孔抽出，然后從上部的進(jìn)液孔輸送回電解槽內(nèi)，使槽體內(nèi)的電解液形成動(dòng)態(tài)回流，以此達(dá)到充分電解的目的，從而減小濃差極化、降低槽電壓，同時(shí)易于電解槽的密封，有效杜絕酸霧的揮發(fā)。
【IPC分類】C25B1/00, C25B9/00, C25B11/02
【公開號(hào)】CN205077154
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520671709
【發(fā)明人】李君濤, 史小虎, 余龍海, 彭穗, 曾坤, 蔣仁貴
【申請(qǐng)人】大力電工襄陽股份有限公司, 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月1日