本發(fā)明涉及釩電池領(lǐng)域，更具體地涉及一種回收利用失效釩電解液的方法。

背景技術(shù)：

釩電池因其輸出功率和容量相互獨(dú)立，功率和容量大，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，能量效率高，深度充放電性能好，安全性能高，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景之一的大規(guī)模儲(chǔ)能電池，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著釩電池的不斷循環(huán)，正負(fù)極電解液中釩離子的濃度和價(jià)態(tài)不相匹配，當(dāng)電解液的利用率達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的要求，需要更換新的釩電解液，因此，產(chǎn)生了失效的電解液。隨著釩電池的大規(guī)模利用，需要回收利用大量失效的釩電解液。

目前，利用失效釩電解液再生電解液的方法主要是通過(guò)對(duì)釩電解液中的釩進(jìn)行回收得到五氧化二釩或硫酸氧釩，然后再以回收得到的五氧化二釩或硫酸氧釩為原料制備電解液。然而，該方法的工藝比較繁瑣復(fù)雜，且不能達(dá)到100％的回收利用失效釩電解液中的釩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種回收利用失效釩電解液的方法，使得失效釩電解液的回收利用率達(dá)到100％。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提供了一種回收利用失效釩電解液的方法，所述方法包括如下步驟：

通過(guò)化學(xué)滴定、電位滴定和紫外分光光度法確定失效釩電解液中的釩離子濃度C₁、釩離子的平均價(jià)態(tài)M₁，通過(guò)重量法硫酸根濃度Cs₁；

根據(jù)失效釩電解液的體積V₁確定所需硫酸氧釩或硫酸釩的物質(zhì)的量n₁；當(dāng)M₁≥3.5，n₁為硫酸釩的物質(zhì)的量，n₁＝V₁×C₁×|M₁-3.5|；當(dāng)M₁＜3.5，n₁為硫酸氧釩的物質(zhì)的量，n₁＝2×V₁×C₁×|M₁-3.5|；其中，n₁的單位是mol，V₁的單位是L，C₁的單位是mol/L；

根據(jù)再生釩電解液所需的釩離子濃度C₂和硫酸根濃度Cs₂確定再生釩電解液的體積V₂和所需硫酸的物質(zhì)的量n₂；其中，V₂＝(V₁×C₁+2×V₁×C₁×|M₁-3.5|)/C₂，V₂單位是L，C₂單位是mol/L；當(dāng)M₁≥3.5時(shí)，n₂＝V₂×Cs₂-V₁×Cs₁-3×n₁，當(dāng)M₁<3.5時(shí)，n₂＝V₂×Cs₂-V₁×Cs₁-n₁，其中，n₂單位是mol，Cs₁單位是mol/L,Cs₂單位是mol/L；

基于n₁與n₂向體積為V₁的失效釩電解液中加入硫酸釩或硫酸氧釩與硫酸，然后加入水將所得溶液的體積調(diào)至V₂，從而制得再生釩電解液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的回收利用失效釩電解液的方法再生電解液，回收率可達(dá)100％，且工藝簡(jiǎn)單、易于操作。

具體實(shí)施方式

在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的回收利用失效釩電解液的方法。

根據(jù)本發(fā)明的回收利用失效釩電解液的方法是根據(jù)失效釩電解液中釩離子的平均價(jià)態(tài)，在失效的釩電解液中加入硫酸釩(V₂(SO₄)₃)或硫酸氧釩(VOSO₄)與硫酸，然后再加入水調(diào)整溶液的離子濃度和體積，從而制得再生釩電解液。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的回收利用失效釩電解液方法包括如下步驟：確定失效釩電解液中的釩離子濃度C₁、釩離子的平均價(jià)態(tài)M₁和硫酸根濃度Cs₁；根據(jù)失效釩電解液的體積V₁確定所需硫酸氧釩或硫酸釩的物質(zhì)的量n₁；根據(jù)再生釩電解液所需的釩離子濃度C₂和硫酸根濃度Cs₂確定再生釩電解液的體積V₂和所需硫酸的物質(zhì)的量n₂；基于n₁與n₂向體積為V₁的失效釩電解液中加入硫酸釩或硫酸氧釩與硫酸，然后加入水將所得溶液的體積調(diào)至V₂，從而制得再生釩電解液。

在本實(shí)施例中，確定所需硫酸氧釩或硫酸釩的物質(zhì)的量n₁的步驟包括：當(dāng)M₁≥3.5，n₁為硫酸釩的物質(zhì)的量，n₁＝V₁×C₁×|M₁-3.5|；當(dāng)M₁＜3.5，n₁為硫酸氧釩的物質(zhì)的量，n₁＝2×V₁×C₁×|M₁-3.5|；其中，n₁的單位是mol，V₁的單位是L，C₁的單位是mol/L。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，確定再生釩電解液的體積V₂的步驟為根據(jù)下式計(jì)算得到再生釩電解液的體積V₂：V₂＝(V₁×C₁+2×V₁×C₁×|M₁-3.5|)/C₂，其中，V₂單位是L，C₂單位是mol/L。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，確定所需硫酸的物質(zhì)的量n₂的步驟包括基于釩離子的平均價(jià)態(tài)M₁計(jì)算得到所需硫酸的物質(zhì)的量n₂，其中，當(dāng)M₁≥3.5時(shí)，根據(jù)下式計(jì)算得到所需硫酸的物質(zhì)的量n₂：n₂＝V₂×Cs₂-V₁×Cs₁-3×n₁；當(dāng)M₁<3.5時(shí)，根據(jù)下式計(jì)算得到所需硫酸的物質(zhì)的量n₂：n₂＝V₂×Cs₂-V₁×Cs₁-n₁；其中，n₂單位是mol，Cs₁單位是mol/L,Cs₂單位是mol/L。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，確定失效釩電解液中的釩離子濃度C₁和釩離子平均價(jià)態(tài)M₁的步驟通過(guò)化學(xué)滴定、電位滴定和紫外分光光度法來(lái)執(zhí)行，確定失效釩電解液中的硫酸根濃度Cs₁的步驟通過(guò)重量法來(lái)執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使用的水可以為去離子水、純水或超純水。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，硫酸釩(V₂(SO₄)₃)和硫酸氧釩(VOSO₄)的純度規(guī)格為化學(xué)純。

本發(fā)明不限于此，硫酸釩和硫酸氧釩的混合物也可實(shí)現(xiàn)失效電解液的再生，在失效電解液中可以加入硫酸釩和硫酸氧釩的混合物與硫酸，然后加入水調(diào)整溶液的離子濃度和體積，也可制得再生釩電解液。

為了更好地理解本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例，下面結(jié)合具體示例對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

示例1

采用化學(xué)滴定法，測(cè)得失效釩電解液中釩離子濃度C₁為1.5mol/L，平均價(jià)態(tài)M₁為+3.8；通過(guò)重量法測(cè)得失效釩電解液中硫酸根濃度Cs₁為4.3mol/L；測(cè)得失效釩電解液的體積V₁為20L。再生電解液的釩離子濃度C₂為1.6mol/L，硫酸根濃度Cs₂為4.4mol/L。因此，根據(jù)公式n₁＝V₁×C₁×|M₁-3.5|計(jì)算得到所需硫酸釩的物質(zhì)的量n₁為9mol，根據(jù)公式V₂＝(V₁×C₁+2×V₁×C₁×|M₁-3.5|)/C₂計(jì)算出再生電解液的體積V₂為30L，根據(jù)公式n₂＝V₂×Cs₂-V₁×Cs₁-3×n₁計(jì)算得出所需硫酸的物質(zhì)的量為19mol。最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在20L失效釩電解液里加入9mol的硫酸釩和19mol硫酸，再將溶液的體積用去離子水調(diào)到30L，即可得到釩離子濃度為1.6mol/L和硫酸根濃度為4.4mol/L的再生電解液。

綜上所述，本發(fā)明的回收利用失效釩電解液的方法的優(yōu)點(diǎn)包括：

(1)本發(fā)明回收利用失效釩電解液來(lái)再生電解液，回收率可達(dá)100％；

(2)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易于操作。

盡管上面已經(jīng)通過(guò)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。