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韓國地球科學與礦產資源研究所In-Su Park和忠北國立大學Hye-Jin Hong等--偏釩酸鈉溶液中VO(OH)2的沉淀回收及其在釩氧化還原液流電池中的應用
       由于對安全儲能系統的需求不斷增加,釩氧化還原液流電池受到了廣泛關注。 通常,V2O5 用于制備 V 電解液,但從 V 浸出液合成 V2O5 會導致顯著的環境影響,并且需要復雜的順序還原過程來制備 V 電解液。 為了可持續生產 V 電解液,我們通過使用肼 (N2H4) 作為還原劑的還原沉淀工藝直接從 V 浸出液中回收 VO(OH)2,并使用 VO(OH)2 制備 V 電解液。 當 V 濃度為 1 M 時,V 回收效率的最佳條件是 N2H4/V 比為 1、pH 為 4、反應時間為 3 h。 還研究了 NaVO3 溶液中共存離子(Na、Mg、K、Fe 和 Al)的影響。  K 對 V 回收效率的不利影響最大,并且 Fe 和 Al 雜質沒有通過洗滌過程從回收的 V 化合物中去除。 使用回收的 VO(OH)2 制備 V 電解質,并對其充放電性能進行評估,結果顯示在恒定電流密度下具有高電壓效率(平均約為 90.15%)和能量效率(平均約為 86.79%)  50 毫安/平方厘米。 這些結果表明,直接使用 VO(OH)2 制備 V 電解質是一種簡單且具有成本效益的工藝。
 
圖 1工藝流程圖。
 
圖 2. 平衡 (a) V(V) 和 (b) V(IV) 物種根據溶液 pH (HSC 7.0) 建模和 (c) 從 NaVO3 溶液中制造含有 V(IV) 的硫酸鹽溶液的圖片。
 
圖 3. pH (a)、肼/V 比 (b)、初始 V 濃度 (c) 和反應溫度 (d) 對 V 回收效率的影響。
 
圖 4. 在不同 pH 值下回收的顆粒的紫外可見光譜 (a) 和 SEM 圖像 (b)。
 
圖 5. 在 pH 4 下回收的 V 化合物的 XRD 光譜 (a)、XPS 光譜 (b)、FTIR 光譜 (c) 和 TGA-DTA 數據 (d)。(b) 的插圖顯示了 O 1s 的解卷積 XPS 光譜 核心層面。
 
圖 6  Na、K、Ca、Mg、Al 和 Fe 離子對 V 回收效率的影響([V] = 1,N2H4/V = 1,pH 4,25 °C,12 小時)(a),累積 V 損失 連續洗滌過程中的V沉淀物(b),根據洗滌次數,V沉淀物中的V(c)和雜質(d)含量。
 
圖 6. 樣品和參比電解質在不同電流密度下的 VRFB 電池性能:(a) CE、(b) VE 和 (c) EE。
 
圖 7. 樣品電解質和參比電解質在恒定電流密度 (50 mA/cm2) 下的 VRFB 電池性能:(a) 容量,(b) CE,(c) VE,和 (d) EE,100 次循環。
 
       相關研究成果由韓國地球科學與礦產資源研究所In-Su Park和忠北國立大學Hye-Jin Hong等人2022年發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c01817)上。原文:Precipitation Recovery of VO(OH)2 from Sodium Metavanadate Solution and Its Application in a Vanadium Redox Flow Battery。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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