一種全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度定量測定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及全釩液流電池電解質(zhì)溶液釩濃度定量測定領域，特別是涉及一種全釩液流電池電解質(zhì)溶液負極釩濃度的準確定量測定方法及其應用。
【背景技術】
[0002]全釩液流電池是一種新型的儲能系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的儲能方式相比，具有充放電響應速度快、充電容量大且可調(diào)節(jié)、電池效率高、電池結構簡單等特點，在能源存儲方面尤其是再生能源的固定存儲具有突出的優(yōu)勢。全釩液流電池的正負極電解質(zhì)溶液中分別含有V(V)/V(IV),V(III)A(II)釩化合物的溶液，它不僅是能量存儲的活性物質(zhì)，更是全釩液流電池儲能及能量轉(zhuǎn)化的核心。要研究全釩液流電池的反應機理，就必須對電解質(zhì)溶液中的釩離子進行研究，而由于v( II )極易被空氣氧化，在有氧環(huán)境條件下所測結果不能準確反映其濃度。所以測定其準確濃度對全釩液流電池的研究有著重大意義。
[0003]目前，常見的釩離子測試方法有:
[0004]1.紫外分光光度法，其缺點:需要配置不同濃度的標準樣品，測試過程繁瑣，且測定高濃度釩離子時誤差大；且無法準確測定兩種釩離子共存時各自的濃度。
[0005]2.1CP (感應耦合等離子體)法，其缺點:檢測設備昂貴，且無法準確測定兩種釩離子共存時各自的濃度。
[0006]另外，在有氧環(huán)境下，V( II )釩離子極易被氧氣氧化，使得測試結果不準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度的準確定量測定方法及其應用，解決現(xiàn)有技術中存在的操作過程繁瑣、測試設備昂貴、準確結果不準確且不能同時檢測兩種共存釩離子的濃度等問題。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:
[0009]一種全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度的定量測定方法，包括以下步驟:
[0010](I)配置硫酸磷酸緩沖液。硫酸磷酸緩沖液是由體積比為:50%的硫酸水溶液:50%的磷酸水溶液:水=(0.1-10): (0.1-10):1混合而成；
[0011](2)配置高錳酸鉀標準溶液。用高錳酸鉀溶液作為滴定劑，用基準草酸鈉標定高錳酸鉀的準確濃度，基準草酸鈉用體積分數(shù)為10%的硫酸水溶液溶解。KMnO4溶液摩爾濃度計算公式為:CKM4 = 1000*m/( (V2-V3) *M)，其中:m代表基準草酸鈉的質(zhì)量，單位g ；V2代表高錳酸鉀溶液的體積，單位ml ；V3代表空白試驗高錳酸鉀溶液的體積，單位ml ；M代表基準草酸鈉的摩爾質(zhì)量，單位g/mol ；
[0012](3)測試過程在無氧環(huán)境下進行。取待測負極釩電解質(zhì)溶液V1，用硫酸磷酸緩沖液稀釋，在一定溫度下，用步驟(2)已知濃度的高錳酸鉀進行氧化還原滴定，待氧化還原電位出現(xiàn)兩個突越(a、b)時，出現(xiàn)第二個突越時為滴定終點，出現(xiàn)第一個突越時、第二個突越時消耗的高錳酸鉀體積為va、Vb。其中滴定時所選溫度為50-90°C，優(yōu)選溫度為70-80°C。
[0013](4)根據(jù)突越點所消耗的高錳酸鉀體積計算出電解質(zhì)溶液中二價及三價釩的濃度以及總釩濃度。
[0014]cv( n) =SCnfa04=I=VaZV1_5] CV(III)=5C_4* (VbIVaW1
[0016]Cv=5CKSfa04* (Vb-Va)/V1
[0017]其中Cv( π )代表V( II )的摩爾濃度，單位mol/L ；CV(III)代表V(III)的摩爾濃度，單位mol/L ；CV代表總釩的摩爾濃度，單位mol/L ；CKfc04代表KMnO4的摩爾濃度，單位mol/L ；Va代表突越點a所消耗的KMnO4體積，單位mL ；Vb代表突越點b所消耗的KMnO4體積，單位mL 代表待測電解質(zhì)溶液體積，單位mL。
[0018](5)按上述步驟進行三組平行實驗。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明提供的全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度的定量測定方法，操作過程簡單、迅速，分析結果準確可靠，可用于全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液中釩離子濃度的分析。
[0021 ] 2、本發(fā)明提供的全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度的定量測定方法，可以同時測定兩種釩離子共存時各自的濃度，測試結果準確，且能提高檢測效率。
[0022]3、本發(fā)明提供的全釩液流電池負極電解質(zhì)溶液釩離子濃度的定量測定方法，排除了空氣中氧氣對低價態(tài)釩，尤其是對v( II )離子的影響，使得測試結果更加準確。
【具體實施方式】
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[0023]實施例1
[0024](I)配置硫酸磷酸緩沖液。硫酸磷酸緩沖液是由體積比為:50%的硫酸水溶液:50%的磷酸水溶液:水=0.5:0.5:1混合而成；
[0025](2)配置濃度為0.015mol/L高錳酸鉀標準溶液，用高錳酸鉀溶液作為滴定劑，用基準草酸鈉標定高錳酸鉀的準確濃度，基準草酸鈉用體積分數(shù)為10%的硫酸水溶液溶解，草酸鈉濃度為0.05000mol/L。KMnO4溶液摩爾濃度計算公式為=Ckim4 = 1000*m/((V2-V3) *M)，其中:m代表基準草酸鈉的質(zhì)量，單位g ;V2代表高錳酸鉀溶液的體積，單位ml ；V3代表空白試驗高錳酸鉀溶液的體積，單位ml ；M代表基準草酸鈉的摩爾質(zhì)量，單位g/mol ；經(jīng)基準草酸鈉標定，高錳酸鉀濃度為0.01534mol/L ；
[0026](3)配置準確濃度的1.0000mol/L V0S04+3mol/L H2SO4溶液，用此溶液充電至負極S0C=100%時，制得1.0000mol/L的純V( II )釩溶液作為標準樣品，此過程在無氧環(huán)境下進行；
[0027](4)取待測負極釩電解質(zhì)溶液V1=O^OOOmL,用硫酸磷酸緩沖液稀釋100倍，在60°C下，用步驟(2)已知濃度的高錳酸鉀進行氧化還原滴定，待氧化還原電位出現(xiàn)兩個突越(a、b)時，出現(xiàn)第二個突越時為滴定終點，出現(xiàn)第一個突越時、第二個突越時消耗的高錳酸鉀體積為Va=2.64042mL、Vb=5.28397mL。此過程在無氧環(huán)境下進行；
[0028](5)根據(jù)突越點所消耗的高錳酸鉀體積計算出電解質(zhì)溶液中二價及三價釩的濃度以及總釩濃度。
[0029]Cv(H)=SCm^VaZV1
[0030]Cv(III)=5CKM4*(Vb-2Va)/Vi
[0031]CV=5C_4* (Vb-Va)/V1
[0032]其中Cv( n )代表V( II )的摩爾濃度，單位mol/L ；CV(III)代表V(III)的摩爾濃度，單位mol/L ；CV代表總釩的摩爾濃度，單位mol/L ；CKfc04代表KMnO4的摩爾濃度，單位mol/L ；Va代表突越點a所消耗的KMnO4體積，單位mL ；Vb代表突越點b所消耗的KMnO4體積，單位mL 代表待測電解質(zhì)溶液體積，單位mL。
[0033](6)按上述步驟進行三組平行實驗。
[0034](7)計算得到二次f凡尚子摩爾濃度的平均值為Cv(n) = 1.0126mol/L, Cv(m)=0.0012mol/L, Cv = 1.0138mol/L, Cv( n )誤差值為 RE = 1.26%。
[0035]實施例2
[0036](I)配置硫酸磷酸緩沖液。硫酸磷酸緩沖液是由體積比為:50%的硫酸水溶液:50%的磷酸水溶液:水=1:1:1混合而成；
[0037](2)配置濃度為0.05mol/L高錳酸鉀標準溶液，用高錳酸鉀溶液作為滴定劑，用基準草酸鈉標定高錳酸鉀的準確濃度，基準草酸鈉用體積分數(shù)為10%的硫酸水溶液溶解，草酸鈉濃度為0.05000mol/Lo KMnO4溶液摩爾濃度計算公式為:C_4 = 1000*m/((V2-V3) *