CN107248585A - 一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液及其制备方法 - Google Patents

一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液及其制备方法，属于能源化工领域。电解液包括去离子水、氢氧化钾、羟基蒽醌、四烷基卤化铵，羟基蒽醌选自1，4‑二羟基蒽醌、1，8‑二羟基蒽醌和2，6‑二羟基蒽醌、1，4，5,8‑四羟基蒽醌中的至少一种，四烷基卤化铵优选四乙基氯化铵、四乙基溴化铵，四烷基卤化铵添加的质量百分比含量为电解液总重量的0.1％～20％。室温下，将羟基蒽醌、四烷基卤化铵按1～5:1的质量比溶于氢氧化钾溶液中，搅拌并加热至60～90℃得到电解液。羟基蒽醌在本发明提供的电解液中溶解度高，且该电解液用于蒽醌液流电池时，电池有十分优异的充放电性能。

Description

一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液及其制备 方法
技术领域
本发明属于能源化工领域，涉及一种改善羟基蒽醌电解液溶解度所需化学试剂及具体的配制方法。
背景技术
蒽醌液流电池是一种新型液流电池，主要由负极电解液—羟基蒽醌溶液，正极电解液—亚铁氰化钾溶液、储液罐、双极板、质子交换膜等组成。负极电解液—羟基蒽醌溶液是蒽醌液流电池的重要组成部分，羟基蒽醌溶液的浓度直接影响到蒽醌液流电池的充放电性能以及电流密度的大小。
羟基蒽醌是一种小分子有机物，微溶于水，溶于氢氧化钾等碱性溶液中呈紫色。传统的氢氧化钾的电解液中，羟基蒽醌的溶解度不高，大大限制了这种液流电池的商业化应用。因此，如何提高羟基蒽醌在碱性溶液中的溶解度，是该类电池需要迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以增加羟基蒽醌溶解度的电解液及其制备方法，该电解液可用于蒽醌液流电池的负极电解液，并且能显著提升蒽醌液流电池的充放电性能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液，电解液包括去离子水、氢氧化钾、羟基蒽醌、四烷基卤化铵。
所述的羟基蒽醌选自1，4-二羟基蒽醌、1，8-二羟基蒽醌和2，6-二羟基蒽醌、1，4，5,8-四羟基蒽醌中的至少一种。
所述的四烷基卤化铵中，卤素选自氟、氯、溴，并优选氯、溴；烷基选自甲基、乙基、丁基，并优选乙基；即所述的四烷基卤化铵选自四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、四丁基氟化铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵中的一种，优选四乙基氯化铵、四乙基溴化铵。
所述的四烷基卤化铵添加的质量百分比含量为电解液总重量的0.1％～20％；如果四烷基卤化铵的量加入量过少，则效果不明显，如果添加量过多，会使蒽醌溶解度降低。
上述电解液的制备方法为：室温下，将羟基蒽醌、四烷基卤化铵溶于1-10mol/L的氢氧化钾溶液中，放在磁力加热搅拌器上搅拌并加热至60～90℃，得到电解液，电解液能够增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌的溶解度。所述的羟基蒽醌、四烷基卤化铵的质量比为1～5:1，其中，四烷基卤化铵添加的质量百分比含量为电解液总重量的0.1％～20％。
上述电解液能够用于蒽醌液流电池的负极电解液。
本发明与现有的电解液相比有如下优势：羟基蒽醌的溶解度高；该电解液用于蒽醌液流电池时，电池有十分优异的充放电性能。
具体实施方式
以下，结合具体实施例对本发明进行具体说明：
将四烷基卤化铵加入氢氧化钾溶液中，再加入羟基蒽醌，放在磁力加热搅拌器上搅拌并加热得到蒽醌溶液即为增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液。
实施例1
将2克四甲基氯化铵加入20毫升2mol/L的氢氧化钾溶液中，加入6克1，4-二羟基蒽醌加热至60摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.08A/cm2。
实施例2
将2克四乙基氯化铵加入20毫升1mol/L的氢氧化钾溶液中，加入9克1，4-二羟基蒽醌，加热至70摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.11A/cm2。
实施例3
将2克四丁基氯化铵加入20毫升2mol/L的氢氧化钾溶液中，加入5克2，6-二羟基蒽醌，加热至80摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.06A/cm2。
实施例4
将2克四丁基溴化铵加入20毫升5mol/L的氢氧化钾溶液中，加入2克1，4-二羟基蒽醌，加热至80摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.04A/cm2。
实施例5
将4克四丁基溴化铵加入20毫升7mol/L 2mol/L的氢氧化钾溶液中，加入6克1，8-二羟基蒽醌，加热至90摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.08A/cm2。
实施例6
将4克四乙基氯化铵加入20毫升7mol/L 2mol/L的氢氧化钾溶液中，加入9克2，6-二羟基蒽醌，加热至60摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.17A/cm2。
实施例7
将4克四甲基溴化铵加入20毫升7mol/L的氢氧化钾溶液中，加入7克1，4，5,8-四羟基蒽醌中。加热至70摄氏度。将该溶液用于蒽醌液流电池负极电解液，并对电池进行充放电测试，电池电流密度最大可达到0.02A/cm2。

Claims (4)

1.一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液，其特征在于，所述的电解液包括去离子水、氢氧化钾、羟基蒽醌、四烷基卤化铵；所述的四烷基卤化铵添加的质量百分比含量为电解液总重量的0.1％～20％；
所述的羟基蒽醌选自1，4-二羟基蒽醌、1，8-二羟基蒽醌、2，6-二羟基蒽醌、1，4，5,8-四羟基蒽醌中的至少一种；
所述的四烷基卤化铵中，卤素选自氟、氯、溴；烷基选自甲基、乙基、丁基，即所述的四烷基卤化铵包括四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、四丁基氟化铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的一种增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌溶解度的电解液，其特征在于，所述的四烷基卤化铵优选四乙基氯化铵、四乙基溴化铵。
3.上述权利要求1或2的电解液的制备方法，其特征在于以下步骤：室温下，将羟基蒽醌、四烷基卤化铵按1～5:1的质量比溶于氢氧化钾溶液中，搅拌并加热至60～90℃得到电解液，电解液能够增加蒽醌液流电池中羟基蒽醌的溶解度；所述的四烷基卤化铵添加的质量百分比含量为电解液总重量的0.1％～20％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钾溶液的浓度为1-10mol/L。
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