NB/T 42006-2013 全钒液流电池用电解液 测试方法

范围
本标准规定了全钒液流电池用电解液的术语和定义、通用要求、抽样要求和测试方法。包括钒含量、硫酸根含量、硅含量、铁含量、氮含量、其他元素(K、Na、Al)含量、电导率、密度和黏度的测定方法。
本标准适用于以硫酸作为溶剂的全钒液流电池用电解液。

术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
全钒液流电池  vanadium flow battery, VFB
又称全钒液流电池系统，通过正负极电解液中不同价态钒离子的电化学反应来实现电能和化学能互相转化的储能装置。
电解液  electrolyte
具有离子导电性的含不同价态钒离子的溶液。
3.5价电解液  electrolyte (3.5 valence)
当电解液中三价钒离子和四价钒离子摩尔浓度的比例为1:1时，其价态被定义为3.5价，该电解液称作3.5价电解液。
正极电解液  positive electrolyte
电池工作时的电解液，因钒离子价态发生变化，其组分不同于3.5价电解液。正极电解液为电池正极储罐中溶液，只含有四价和五价钒离子。
负极电解液  negative electrolyte
电池工作时的电解液，因钒离子价态发生变化，其组分不同于3.5价电解液。负极电解液为电池负极储罐中溶液，只含有二价和三价钒离子。
析出  precipitation
电解液中的活性物质发生聚积或沉淀，从溶液中分离出来的现象。
活性物质  active materlal
电池充放电过程中，发生氧化还原反应时接受电能和释放电能的物质。

测试方法
钒含量测定
原理
以硫磷酸缓冲溶液为介质，用高锰酸钾标准溶液进行滴定，直至出现电位突跃，依据电位突跃得到对应的电解液体积，计算出相应钒离子浓度。

试验仪器
试验使用的仪器及精度应满足如下要求:
a) 电位滴定仪: 电位精度为0.1mV。
b) 分析天平: 精度为0.0001g。
c) 其他实验室常用仪器。

测定步骤
3.5价电解液测定
3.5价电解液的浓度按如下步骤进行测试:
a) 准确移取0.2mL待测液于已放40mL硫磷酸缓冲溶液的烧杯中。
b) 在70°C恒温水浴中， 电位滴定至先后出现两个突跃终点，按突跃出现的时间先后顺序，对应消耗高锰酸钾的体积为V₃和V₄。
c) 根据突跃终点消耗高锰酸钾的体积，计算出相应的钒浓度。
负极电解液测定
负极电解液浓度的测定如下:
a) 准确移取0.2mL待测液于己放40mL硫磷酸缓冲溶液的烧杯中。
b) 70°C恒温水浴，在氩气保护下， 电位滴定至先后出现三个突跃终点，按突跃出现的时间先后顺序，对应消耗高锰酸钾的体积为V₅、V₆和V₇。
c) 根据突跃终点消耗高锰酸钾的体积，计算出相应的钒浓度。
正极电解液测定
正极电解液浓度的测定如下:
a) 准确移取0.2mL待测液于己放40mL硫磷酸缓冲溶液的烧杯中。
b) 在70°C恒温水浴中， 电位滴定至出现突跃终点，对应体积为V₈，迅速加入硫酸亚铁铵至电位降到400mV左右。
c) 继续用高锰酸钾标准溶液滴定至先后出现两个突跃终点，按突跃出现的时间先后顺序，对应消耗高锰酸钾的体积为V₉和V_`10。
d) 根据突跃终点消耗高锰酸钾的体积，即可计算出相应的钒浓度。

结果计算
3价和4价钒离子浓度的计算
3价和4价钒离子浓度按式(2)和式(3)计算:

式中:
C_V(Ⅲ)一一溶液中三价钒离子的浓度，mol/L；
C_V(Ⅳ)一一溶液中四价钒离子的浓度，mol/L；
C_KMnO4一一高锰酸钾标准溶液的浓度，mol/L；
V₃、V₄一一滴定时消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；
V 一一待测溶液的体积，mL。
负极电解液钒离子浓度的计算
负极电解液钒离子浓度按式(4)和式(5)计算:

式中:
C_V(Ⅱ)一一溶液中二价钒离子的浓度，mol/L；
C_V(Ⅲ)一一溶液中三价钒离子的浓度，mol/L；
C_KMnO4一一高锰酸钾标准溶液的浓度，mol/L；
V₅、V₇一一滴定终点时消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；
V 一一待测溶液的体积，mL。
正极电解液钒离子浓度的计算
正极电解液钒离子浓度按式(6)和式(7)计算:

式中:
C_V(Ⅳ)一一溶液中四价钒离子的浓度，mol/L；
C_V(Ⅴ)一一溶液中五价钒离子的浓度，mol/L；
C_KMnO4一一高锰酸钾标准溶液的浓度，mol/L；
V₈、V₉、V₁₀一一滴定终点时消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；
V 一一待测溶液的体积，mL。


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