權(quán)利要求書： 1.一種釩電解液生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.將待還原的第一釩電解液進(jìn)行過量電解，得到二價釩的第二電解液；S2.再次將第二電解液與第一電解液進(jìn)行混合，根據(jù)第一電解液的釩價態(tài)、通過控制流量比例得到指定釩價態(tài)的第三電解液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電解液生產(chǎn)方法，其特征在于，所述控制流量比例包括：根據(jù)公式(1)控制第一電解液流量、第二電解液流量中的至少一個來獲得指定價態(tài)的第三電解液；

公式(1)：

其中，Q0為第一電解液的流量、Qv為第二電解液的流量、M1為第一電解液的釩平均價態(tài)、M2為第二電解液的釩平均價態(tài)、M3為第三電解液的釩平均價態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩電解液生產(chǎn)方法，其特征在于，所述過量電解包括：將第一釩電解液通入電解電堆陰極，通過設(shè)定電解電流將電解電堆陰極調(diào)整到過量電解狀態(tài)，使電解電堆陰極出液口為二價釩的第二電解液。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釩電解液生產(chǎn)方法，其特征在于，所述第二電解液從電解電堆陰極出液口直接輸出與第一電解液混合，所述第二電解液的流量為電解電堆陰極液流量，所述第二電解液的流量根據(jù)公式(2)計算得到：公式(2)：

其中，Qv為第二電解液的流量、I為電解電流、n為電解電堆單電池個數(shù)、η為電解電堆的電解效率、k為過電解系數(shù)、Cv為第一電解液總釩濃度、NA為阿伏伽德羅常數(shù)、e為單個電子所帶電量。

5.一種釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)，包括陰極儲液罐(2)、電解電堆(4)、陽極儲液罐(6)、陰極泵(3)和陽極泵(5)，所述陰極儲液罐(2)與電解電堆(4)之間通過第一閥門(1)連通，其特征在于，還包括產(chǎn)品儲液罐(7)，所述產(chǎn)品儲液罐(7)分別通過第二閥門(2)與電解電堆(4)連通、通過第三閥門(3)與陰極儲液罐(2)連通，位于所述產(chǎn)品儲液罐(7)與陰極儲液罐(2)之間的連接管路上還設(shè)有流量傳感器用于控制第三閥門(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述陰極儲液罐(2)外設(shè)置有混合泵(1)用于將陰極儲液罐(2)的電解液輸送至產(chǎn)品儲液罐(7)。

說明書： 一種釩電解液生產(chǎn)方法及生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及釩電解液技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種釩電解液生產(chǎn)方法及生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)[0002] 釩電解液是全釩液流電池的重要組成部分，其作為電池電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)，承擔(dān)著電能載體作用，釩電解液的性能直接影響儲能系統(tǒng)的運(yùn)行。

[0003] 釩電池通常以釩平均價態(tài)為3.5價的釩電解液做為初始電解液，等體積加入釩電池正、負(fù)極，達(dá)到正負(fù)極充放電容量平衡的目的?，F(xiàn)有的規(guī)?；C電池電解液生產(chǎn)技術(shù)多以

化學(xué)還原?電解法為主，主要是以五氧化二釩或硫酸氧釩晶體為原料，采用還原劑或低價態(tài)

釩化合物，使釩平均價態(tài)逐步降低并溶于酸性溶液中，通過檢測電解液的釩離子濃度與釩

平均價態(tài)來確定電解時間，再通入電解裝置陰極進(jìn)行電解還原，最終得到釩平均價態(tài)3.5的

初始電解液。

[0004] 現(xiàn)有電解液生產(chǎn)技術(shù)主要有以下缺點(diǎn)：1電解過程需要電解液在電解裝置與儲液罐之間循環(huán)流動，泵的能耗較大；2電解過程中電解液溫度會逐漸上升，可能對電解裝置產(chǎn)

生威脅，在規(guī)?；a(chǎn)中需增加換熱設(shè)備及時排放熱量，增加了設(shè)備投資成本。3電解過程

存在副反應(yīng)和釩遷移現(xiàn)象，理論電解時間不足以使成品液價態(tài)合格，致使電解完成需要多

次檢測釩平均價態(tài)補(bǔ)充電解時間，生產(chǎn)工序較為繁雜。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)。[0006] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：[0007] 提供一種釩電解液生產(chǎn)方法，包括以下步驟：S1.將待還原的第一釩電解液進(jìn)行過量電解，得到二價釩的第二電解液；S2.再次將第二電解液與第一電解液進(jìn)行混合，根據(jù)第

一電解液的釩價態(tài)、通過控制流量比例得到指定釩價態(tài)的第三電解液。

[0008] 進(jìn)一步地，所述控制流量比例包括：根據(jù)公式(1)控制第一電解液流量、第二電解液流量中的至少一個來獲得指定價態(tài)的第三電解液；

[0009] 公式(1)：[0010] 其中，Q0為第一電解液的流量、Qv為第二電解液的流量、M1為第一電解液的釩平均價態(tài)、M2為第二電解液的釩平均價態(tài)、M3為第三電解液的釩平均價態(tài)。

[0011] 進(jìn)一步地，所述過量電解包括：將第一釩電解液通入電解電堆陰極，通過設(shè)定電解電流將電解電堆陰極調(diào)整到過量電解狀態(tài)，使電解電堆陰極出液口為二價釩的第二電解

液。

[0012] 進(jìn)一步地，所述第二電解液從電解電堆陰極出液口直接輸出與第一電解液混合，所述第二電解液的流量為電解電堆陰極液流量，所述第二電解液的流量根據(jù)公式(2)計算

得到：

[0013] 公式(2)：[0014] 其中，Qv為第二電解液的流量、I為電解電流、n為電解電堆單電池個數(shù)、η為電解電堆的電解效率、k為過電解系數(shù)、Cv為第一電解液總釩濃度、NA為阿伏伽德羅常數(shù)、e為單個電

子所帶電量。

[0015] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)，包括陰極儲液罐、電解電堆、陽極儲液罐、陰極泵和陽極泵，所述陰極儲液罐與電解電堆之間通過第一閥門連通，所述釩

電解液生產(chǎn)系統(tǒng)還包括產(chǎn)品儲液罐，所述產(chǎn)品儲液罐分別通過第二閥門與電解電堆連通、

通過第三閥門與陰極儲液罐連通，位于所述產(chǎn)品儲液罐與陰極儲液罐之間的連接管路上還

設(shè)有流量傳感器用于控制第三閥門。

[0016] 進(jìn)一步地，所述陰極儲液罐外設(shè)置有混合泵用于將陰極儲液罐的電解液輸送至產(chǎn)品儲液罐。

[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：[0018] 本發(fā)明所述釩電解液生產(chǎn)方法對待還原的第一釩電解液進(jìn)行過量電解，得到穩(wěn)定的二價釩的第二電解液，然后將二價態(tài)釩的第二電解液和已知釩價態(tài)的第一釩電解液進(jìn)行

混合，通過控制流量比例得到指定釩價態(tài)的第三電解液。該方法無需電解完成后的價態(tài)比

例檢測，生產(chǎn)工序簡單；通過流量控制可同時生產(chǎn)不同釩價態(tài)的釩電解液，解決了電解過程

存在副反應(yīng)和釩遷移現(xiàn)象，理論電解時間不足以使成品液價態(tài)合格的問題。

[0019] 在本發(fā)明的一種實施方式中，將待還原處理的第一電解液通入電解電堆陰極進(jìn)行電解還原，陽極液采用還原劑循環(huán)于陽極儲液罐與電解電堆中，通過調(diào)整電解電流使得電

解電堆陰極達(dá)到過量電解狀態(tài)。相比現(xiàn)有還原法在電解電堆中直接電解得到產(chǎn)品電解液，

該方法至少有以下優(yōu)點(diǎn)：1.泵流量小，可極大地減少泵的運(yùn)行能耗，降低電解液的生產(chǎn)成

本；2.二價釩的第二電解液不回流至儲液罐而直接輸送至外界，依靠釩電解液本身作為移

熱劑將電解過程中產(chǎn)生的熱量及時導(dǎo)出，節(jié)省換熱設(shè)備的投資；3.有利于釩電解液生產(chǎn)的

自動化、連續(xù)化與規(guī)?；?。

[0020] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是

本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還

可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0022] 圖1為實施例提供的一種釩電解液生產(chǎn)方法的流程示意圖。[0023] 圖2為實施例提供的一種釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式[0024] 下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實

施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員

來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

[0025] 請參考圖1所示，本發(fā)明提供一種釩電解液生產(chǎn)方法，包括以下步驟：S1.將待還原的第一釩電解液進(jìn)行過量電解，得到二價釩的第二電解液；S2.再次將第二電解液與第一電

解液進(jìn)行混合，根據(jù)第一電解液的釩價態(tài)、通過控制流量比例得到指定釩價態(tài)的第三電解

液。

[0026] 其中，在步驟S1中、S2中所述釩價態(tài)是指釩平均價態(tài)；步驟S1中過量電解優(yōu)選為輕微的過量電解，以節(jié)約能耗；步驟S2中第二電解液可以是與步驟S1中剩余的第一電解液進(jìn)

行混合，混合過程可以是第一電解液、第二電解液同步混合，以在規(guī)?；a(chǎn)中提升生產(chǎn)效

率；

[0027] 本發(fā)明對待還原的第一釩電解液進(jìn)行過量電解，得到穩(wěn)定的二價釩的第二電解液，然后將二價態(tài)釩的第二電解液和已知釩價態(tài)的第一釩電解液進(jìn)行混合，通過控制流量

比例得到指定釩價態(tài)的第三電解液。該方法無需電解完成后的價態(tài)比例檢測，生產(chǎn)工序簡

單；通過流量控制可同時生產(chǎn)不同釩價態(tài)的釩電解液，解決了電解過程存在副反應(yīng)和釩遷

移現(xiàn)象，理論電解時間不足以使成品液價態(tài)合格的問題。

[0028] 具體地，所述控制流量比例包括：根據(jù)公式(1)控制第一電解液流量、第二電解液流量中的至少一個來獲得指定價態(tài)的第三電解液；

[0029] 公式(1)：[0030] 其中，Q0為第一電解液的流量、Qv為第二電解液的流量、M1為第一電解液的釩平均價態(tài)、M2為第二電解液的釩平均價態(tài)、M3為第三電解液的釩平均價態(tài)。

[0031] 本發(fā)明的一種具體實施方式是通過電解電堆進(jìn)行過量電解，具體地，所述過量電解包括：將第一釩電解液通入電解電堆陰極，通過設(shè)定電解電流將電解電堆陰極調(diào)整到過

量電解狀態(tài)，使電解電堆陰極出液口為二價釩的第二電解液。其中，過量電解狀態(tài)以輕微最

佳，以節(jié)約能耗。

[0032] 本發(fā)明基于釩電解液的常規(guī)電解法，將待還原處理的第一電解液通入電解電堆陰極進(jìn)行電解還原，陽極液采用還原劑例如硫酸水溶液循環(huán)于陽極儲液罐與電解電堆中，通

過調(diào)整電解電流使得電解電堆陰極達(dá)到過量電解狀態(tài)，電解電堆陰極出液口為二價釩的第

二電解液。其中，第二電解液不回流至儲液罐，而是直接輸出生產(chǎn)系統(tǒng)與剩余的第一電解液

混合得到指定釩價態(tài)的第三電解液，例如用于全釩液流電池的3.5價釩的初始電解液。

[0033] 本發(fā)明在電解電堆進(jìn)行過量電解的實施方式中，相比現(xiàn)有還原法在電解電堆中直接電解得到產(chǎn)品電解液，該方法至少有以下優(yōu)點(diǎn)：1.泵流量小，可極大地減少泵的運(yùn)行能

耗，降低電解液的生產(chǎn)成本；2.二價釩的第二電解液不回流至儲液罐而直接輸送至外界，依

靠釩電解液本身作為移熱劑將電解過程中產(chǎn)生的熱量及時導(dǎo)出，節(jié)省換熱設(shè)備的投資；3.

有利于釩電解液生產(chǎn)的自動化、連續(xù)化與規(guī)模化。

[0034] 作為本實施例的一種優(yōu)選方案，所述第二電解液從電解電堆陰極出液口直接輸出與第一電解液混合，所述第二電解液的流量為電解電堆陰極液流量，所述第二電解液的流

量根據(jù)公式(2)計算得到：

[0035] 公式(2)：[0036] 其中，Qv為第二電解液的流量、I為電解電流、n為電解電堆單電池個數(shù)、η為電解電堆的電解效率、k為過電解系數(shù)、Cv為第一電解液總釩濃度、NA為阿伏伽德羅常數(shù)、e為單個電

子所帶電量。

[0037] 需要說明的是，過電解系數(shù)k的定義為：實際充電電量與使元素平均價態(tài)達(dá)到預(yù)期值的理論充電電量的比值，k≥1，優(yōu)選范圍為[1.05，1.20]。

[0038] 在上述方案中，所述第二電解液從電解電堆陰極出液口直接輸出與第一電解液混合，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

[0039] 如圖2所示，本發(fā)明還提供一種釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)，包括陰極儲液罐2、電解電堆4、陽極儲液罐6、陰極泵3和陽極泵5，陰極儲液罐2與電解電堆4之間通過第一閥門1連通，所

述釩電解液生產(chǎn)系統(tǒng)還包括產(chǎn)品儲液罐7，產(chǎn)品儲液罐7分別通過第二閥門2與電解電堆4

連通、通過第三閥門3與陰極儲液罐7連通，位于產(chǎn)品儲液罐7與陰極儲液罐2之間的連接管

路上還設(shè)有流量傳感器用于控制第三閥門3。

[0040] 具體地，陰極儲液罐2外設(shè)置有混合泵1用于將陰極儲液罐2的電解液輸送至產(chǎn)品儲液罐7。

[0041] 在上述方案中，通過控制第二閥門2、第三閥門3將過量電解得到的第二電解液與第一電解液在產(chǎn)品儲液罐7中進(jìn)行混合，流量傳感器用于控制混合中第一電解液的流量。

[0042] 實施例[0043] 本實施例的目的在于采用上述釩電解液生產(chǎn)方法以及生產(chǎn)系統(tǒng)，連續(xù)生產(chǎn)3.5價釩的釩電解液，具體參數(shù)如下：

[0044] 表1生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)[0045][0046][0047] 在上述生產(chǎn)參數(shù)中，電解電流I為電解電堆的額定電流密度及有效面積的乘積，通過設(shè)定電解電流I＝240A將電解電堆陰極調(diào)整到過量電解狀態(tài)；陰極液流量同樣也是第二

電解液的流量，根據(jù)陰極液流量與電解電流之間的關(guān)系，通過公式(2)計算得到數(shù)值為

1.69L/min；第一電解液的流量Q0根據(jù)公式(1)計算得到數(shù)值為5.08L/min。

[0048] 公式(1)：[0049] 其中，Qv為第二電解液的流量(陰極液流量)、I為電解電流、n為電解電堆單電池個數(shù)、η為電解電堆的電解效率、k為過電解系數(shù)、M1為第一電解液的釩平均價態(tài)、M2為第二電解

液的釩平均價態(tài)(電解電堆陰極出液口的電解液釩平均價態(tài))、Cv為第一電解液總釩濃度、NA

23 ?19

為阿伏伽德羅常數(shù)(NA＝6.02×10^ /mol)、e為單個電子所帶電量(e＝1.6×10 C)。

[0050] 公式(2)：[0051] 其中，Q0為第一電解液的流量、M3為第三電解液的釩平均價態(tài)(產(chǎn)品電解液的釩平均價態(tài))。

[0052] 本實施例具體實施步驟為：[0053] 1)開啟第一閥門1，關(guān)閉第二閥門2，開啟陰極泵3、陽極泵5，調(diào)節(jié)陰極液流量至1.69L/min。

[0054] 2)開啟電解電堆4的電解電源，設(shè)定電解電流為240A，8min后關(guān)閉閥門1，此時電解電堆陰極出液口為2價釩的第二電解液。

[0055] 3)開啟第二閥門2，開啟混合泵1，通過流量傳感器FC101控制閥門3，使第一電解液的流量為5.08L/min，混合后得到的第三電解液即為釩平均價態(tài)3.5價的目標(biāo)產(chǎn)品電解

液。

[0056] 本實施例以3.5價釩電解液為產(chǎn)品電解液，產(chǎn)量約400L/h。采用紫外分光光度計對產(chǎn)品電解液釩平均價態(tài)進(jìn)行驗證，驗證結(jié)果為3.507，符合產(chǎn)品要求。

[0057] 以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的可選實施方式，但是，本發(fā)明實施方式并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明實施方式的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明實施

方式的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明實施方式的保護(hù)范圍。另

外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，

可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明實施方式對各種可能

的組合方式不再另行說明。