CN205077154U - 一种制备高浓度钒电解液的电解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备高浓度钒电解液的电解装置，该装置包括槽体、隔膜、电极和回流泵。槽体由阳极槽和阴极槽两个半槽组成，隔膜设置在两个半槽之间，电极由导电板与导电毡粘结组成，回流泵设置在槽体外的一侧。本实用新型在电解槽的一侧设置有回流泵，回流泵将电解液连同未反应的V₂O₅从电解槽下部的出液孔抽出，然后从上部的进液孔输送回电解槽内，使槽体内的电解液形成动态回流，以此达到充分电解的目的，从而减小浓差极化、降低槽电压，同时易于电解槽的密封，有效杜绝酸雾的挥发。

Description

一种制备高浓度钒电解液的电解装置

技术领域

本实用新型涉及一种电解装置，具体涉及一种制备高浓度钒电解液的电解装置。

背景技术

钒电解液是钒电池的重要组成部分，是能量储存的载体，电解液与电堆是独立的，容量可根据电解液的体积和浓度调节。目前，钒电池电解液的制备方法主要有化学合成法和电解合成法。

化学合成法主要是通过氧化还原反应将不易溶于水的钒的高价氧化物还原为较易溶于水的低价态的钒离子，这种方法是利用从石煤中提取的V₂O₅制备钒电池用电解液，即先将V₂O₅在H₂SO₄中溶解活化，然后用中强还原剂使V(V)还原为V(IV)或V(Ill)。此种方法制得的电解液的浓度不高，不利于提高钒电池的能量密度。

电解法是将V₂O₅在硫酸溶液中进行电解，还原得到低价的钒离子溶液，电解法制备钒电解液分为直接电解和用还原剂还原后电解两种方式。直接电解方式是在阴极单元槽加入V₂O₅、H₂SO₄和添加剂，使用搅拌器进行搅拌，阳极单元槽加入硫酸水溶液进行电解。此方式虽然可制备高浓度的钒电解液，但存在电流效率低、反应速度慢、槽电压偏高、能耗高、环境不友好等缺点。还原剂还原电解方式是先用二氧化硫、草酸等还原剂将固体V₂O₅溶解还原，再将溶液注入到钒电池中进行电解，此方式虽然也可以制备高浓度的全钒电解液，但存在还原剂加入量难以把控，易引入杂质，而且在进行还原反应时需要高温加热，反应过程中易产生大量高温气体，从而导致操作危险，对装置的安全性能要求较高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种可降低槽电压、减小能耗、增加电流效率、加快反应速率、环境友好，成品纯度高的制备高浓度钒电解液的电解装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种制备高浓度钒电解液的电解装置，包括槽体、设置在槽体上的盖板、设置在槽体内的隔膜、电极和槽体外的回流泵，其特征在于：所述的槽体由阳极槽和阴极槽两个半槽组成，所述的隔膜设置在两个半槽之间；所述的电极由导电板与导电毡组成，所述的回流泵为两个，分别设置在阳极槽和阴极槽的一侧，所述的回流泵通过管道分别与两个半槽连通。

所述的阳极槽和阴极槽的槽体一侧的上部分别设置有进液孔，另一侧的下部分别设置有出液孔，连接处向外侧延伸的边框上分别设置有对应的螺栓孔。

所述的盖板嵌设在槽体的槽口处，盖板与阳极槽和阴极槽的对应处分别设置有排气孔。

所述的隔膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、Naffion膜的一种。

所述的电极分为阳极槽电极和阴极槽电极,所述的阳极槽电极由导电板与导电毡粘结组成,所述的阴极槽电极由导电板与导电毡粘结组成,

所述的导电板为铅板、石墨板、DSA电极板的一种；所述的导电毡为碳毡、泡沫镍、不锈钢纤维毡的一种。

所述的回流泵为耐磨、耐腐蚀砂浆泵或氟塑料磁力泵的一种。

所述的管道为耐腐蚀PVC软管或硬管。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型在电解槽外的一侧设置回流泵，回流泵将电解液连同未反应的V₂O₅从电解槽下部的出液孔抽出，然后从上部的进液孔输送回电解槽内，使槽体内的电解液形成动态回流，以此达到充分电解的目的，从而减小浓差极化、降低槽电压，同时易于电解槽的密封，有效杜绝酸雾的挥发。

2、本实用新型采用具有较好导电性能和化学稳定性的复合阳极和复合阴极，即在单一电极的导电板上粘结导电毡，由于导电毡具有丰富的微孔和高的比表面积，耐酸、碱，灰份少，有效加大了电极的反应面积，加快反应速率，减小电流密度、增加电流效率，减小能耗，成品纯度高。

3、本实用新型在槽口的凹槽中设置有活动盖板，可将防止引入杂质和废气排放，同时在盖板与阳极槽和阴极槽的对应处分别设置有排气孔，可通过排气管引出废气，并与碱液池联通，避免电解过程中产生的废气对环境造成污染。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的A-A截面图。

图3为图1的B-B截面图。

图中：槽体1、阳极槽1a、阴极槽1b、阳极槽进液孔11a、阴极槽进液孔11b、阳极槽出液孔12a、阴极槽出液孔12b、阳极槽螺栓孔13a、阴极槽螺栓孔13b、盖板2、阳极槽排气孔21a、阴极槽排气孔21b、隔膜3、电极4、阳极槽电极4a、阴极槽电极4b、阳极槽电极导电板41a、阴极槽电极导电板41b、阳极槽电极导电毡42a、阴极槽电极导电毡42b、回流泵5、阳极回流泵5a、阴极回流泵5b、管道6。

具体实施方式

以下实施例结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1～图3，一种制备高浓度钒电解液的电解装置，包括槽体1、设置在槽体1上的盖板2、设置在槽体1内的隔膜3、电极4和槽体外的回流泵5。

槽体1由阳极槽1a和阴极槽1b两个半槽组成，在阳极槽1a和阴极槽1b的槽体一侧的上部分别设置有进液孔11a和11b，另一侧的下部分别设置有出液孔12a和12b，在两个半槽连接处向外侧延伸的边框上分别设置有对应的螺栓孔13a和13b。

盖板2嵌设在槽体1槽口处的凹槽内，盖板2与阳极槽1a和阴极槽1b的对应处分别设置有排气孔21a和21b，通过软管与碱液吸收瓶相连。盖板2的材质采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯的一种。

隔膜3夹持在阳极槽1a和阴极槽1b两个半槽之间，隔膜3为阳离子交换膜、阴离子交换膜、Naffion膜的一种。本实施例为阳离子交换膜。安装时，将阳极槽1a和阴极槽1b的螺栓孔13a和13b相对应，隔膜3夹持在两个半槽连接面之间，螺栓依次穿过阳极槽1a的螺栓孔13a、隔膜3、阴极槽1b的螺栓孔13b，隔膜3夹紧在两个半槽之间，将槽体1分隔为两个独立的槽腔。

电极4分为阳极槽电极4a和阴极槽电极4b,阳极槽电极4a由导电板41a与导电毡42a粘结组成，阴极槽电极4b由导电板41b与导电毡42b粘结组成。导电板41a和41b均为铅板、石墨板、DSA电极板的一种；导电毡42a和42b均为碳毡、泡沫镍、不锈钢纤维毡的一种。本实施例的导电板41a和41b为铅板，导电毡42a和42b为碳毡；导电毡42a和42b采用导电胶分别粘结在导电板41a和41b的板面上。

回流泵5为两个，分别设置在阳极槽1a和阴极槽1b外的一侧。阳极回流泵5a通过管道6a与阳极槽1a连通,阴极回流泵5b通过管道6b与阴极槽1b连通。回流泵5a和5b为耐磨、耐腐蚀砂浆泵或氟塑料磁力泵的一种，管道6a和6b为耐腐蚀PVC软管或硬管。本实施例的回流泵5a和5b均为耐磨、耐腐蚀砂浆泵，管道6a和6b均为耐腐蚀PVC硬管。

表1为本实用新型与普通电解槽在相同电极面积时性能对比。（电极面积为800cm2）。

表1：

以上所述为本实用新型的具体实施方案及技术原理，任何与此等效的其它设计，均在本实用新型保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备高浓度钒电解液的电解装置，包括槽体（1）、设置在槽体（1）上的盖板（2）、设置在槽体（1）内的隔膜（3）、电极（4）和槽体外的回流泵（5），其特征在于：所述的槽体（1）由阳极槽（1a）和阴极槽（1b）两个半槽组成，所述的隔膜（3）设置在两个半槽之间；所述的电极（4）由导电板（41）与导电毡（42）组成，所述的回流泵（5）为两个，分别设置在阳极槽（1a）和阴极槽（1b）的一侧，所述的回流泵（5）通过管道（6）分别与两个半槽连通。

2.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的阳极槽（1a）和阴极槽（1b）的槽体一侧的上部分别设置有进液孔（11a、11b），另一侧的下部分别设置有出液孔（12a、12b），连接处向外侧延伸的边框上分别设置有对应的螺栓孔（13a、13b）。

3.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的盖板（2）嵌设在槽体（1）的槽口处，盖板（2）与阳极槽（1a）和阴极槽（1b）的对应处分别设置有排气孔（21a、21b）。

4.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的隔膜（3）为阳离子交换膜、阴离子交换膜、Naffion膜的一种。

5.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的电极（4）分为阳极槽电极4a和阴极槽电极（4b）,所述的阳极槽电极（4a）由导电板（41a）与导电毡（42a）粘结组成,所述的阴极槽电极（4b）由导电板（41b）与导电毡（42b）粘结组成。

6.根据权利要求书5所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的导电板（41a、41b）为铅板、石墨板、DSA电极板的一种；所述的导电毡（42a、42b）为碳毡、泡沫镍、不锈钢纤维毡的一种。

7.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的回流泵（5）为耐磨、耐腐蚀砂浆泵或氟塑料磁力泵的一种。

8.根据权利要求书1所说的一种制备高浓度钒电解液的电解装置，其特征在于所述的管道（6）为耐腐蚀PVC软管或硬管。