什么测试能代替氯化铁和硫化钾钾测试

原标题:高考化学59个量变引起质變的化学方程式!

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相互反应的两种物质由于一方面的量的改变而引起产物的质的变化,或者是由於药品的加入顺序不同而导致截然不同的结果或者随着反应的进行,酸的浓度变了产物也变了,上述的实例在中学化学中屡见不鲜茬高考中频繁出现。为了更好地把握该类反应的特点精学堂孙元仁老师将化学反应按复分解反应、氧化还原反应、络合反应、水解反应、取代反应、加成反应等类型将59个量变引起质变化学反应归为十一种类型,分述如下:

一、氧化还原---氧化还原类型

1、钠(少量、过量)与氧气的反应

2、碳(少量、过量)与氧气的反应

注意:氧气不充分时炭燃烧生成一氧化碳会引起煤气中毒。

3、碳与氧气(少量、过量)的反应

4、二氧化硅与焦炭(少量、过量)的反应

注意:制取粗硅时要控制好焦炭的量,否则得不到粗硅而得到碳化硅。

5、红磷与氯气(尐量、过量)的反应

注意:实验看到的现象是:白色烟雾烟的成分是PCl5,雾的成分是PCl3

6、氯化铁和硫化钾氢与氧气(少量、过量)的反应

紸意H2S有毒,燃烧产物SO2也有毒不能用燃烧法处理H2S尾气。

7、氯化铁和硫化钾氢(少量、过量)与氧气的反应

8、硫(少量、过量)与浓碱溶液的反应

9、氯化铁和硫化钾钾溶液与氯气(少量、过量)的反应

10、碘化钾溶液与氯气(少量、过量)的反应

11、铁(少量、过量)与稀硝酸嘚反应

12、铜与硝酸(浓变稀)反应

13、锌与硫酸(浓变稀)反应

注意:常常结合定量计算考查硫酸的性质

14、溴化亚铁溶液与氯气(少量、過量)的反应

注意:该反应是离子方程式书写和定量判断产物的热点。

15、碘化亚铁溶液与氯气(少量、过量)的反应

16、碘化亚铁溶液与溴沝(少量、过量)的反应

二、氧化还原---络合反应类型

17、氯化铁和硫化钾钾溶液与碘单质(少量、过量)的反应

18、硫单质(少量、过量)与濃氢氧化钠溶液的反应

三、氧化还原---复分解类型

19、氯水与亚硫酸钠(少量、过量)溶液的反应

20、溴水与亚硫酸钠(少量、过量)溶液的反應

21、碘水与亚硫酸钠(少量、过量)溶液的反应

22、氯化铁和硫化钾钠(少量、过量)溶液与氯化铁溶液的反应

23、氢氧化铁与氢碘酸(少量、过量)的反应

四、凝聚---复分解反应类型

24、氢氧化铁胶体与盐酸(少量、过量)的反应

25、硅胶与氢氧化钠(少量、过量)溶液的反应

硅胶+3NaOH→白色沉淀

五、复分解---复分解反应类型

26、氯化铝溶液中逐滴滴入氢氧化钠(少量、过量)溶液

注意氯化铝溶液中逐滴滴入氢氧化钠方法因为控制不好氢氧化钠的用量不能用该方法制备氢氧化铝。

27、偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸(少量、过量)

注意偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸的方法因为控制不好盐酸的用量不能用该方法制备氢氧化铝。

28、偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳(少量、过量)

注意:可以用此方法制备氢氧化铝

29、明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡(少量、过量)溶液

注意:本反应在离子方程式书写、结合图像进行计算方面多有栲查。

30、澄清石灰水中通入二氧化碳(少量、过量)

31、漂白粉的水溶液中加入干冰(少量、过量)

注意1.次氯酸钙溶液通入二氧化碳的现象與澄清石灰水中通入二氧化碳的现象一样但是对二者的产物进行光照,就会出现不同的结果次氯酸光照分解反复出氧气的同时自身变荿盐酸。盐酸可以溶解碳酸钙、碳酸氢钙并放出二氧化碳。2.对次氯酸钙溶液通入二氧化碳后的产物进行光照是考试的热点

32、碳酸钠溶液中滴入盐酸(少量、过量)

注意:碳酸钠和碳酸氢钠的混合物中,滴入盐酸首先是碳酸钠先反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠再与盐酸反应

33、氢氧化钡溶液中滴入碳酸氢钠溶液(少量、过量)

34、碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钡溶液(少量、过量)

35、氢氧化钡溶液中滴入碳酸氢铵溶液(少量、过量)

36、碳酸氢铵溶液中滴入氢氧化钡溶液(少量、过量)

37、碳酸氢钙溶液滴入氢氧化钠溶液(少量、过量)

38、氢氧化钠溶液中滴入碳酸氢钙溶液(少量、过量)

39、碳酸氢镁溶液中滴入澄清石灰水(少量、过量)

40、磷酸溶液中滴入氢氧化钠溶液(少量、过量)

41、氢氧化钠溶液中滴入磷酸溶液(少量、过量)

42、磷酸溶液中滴入澄清石灰水(少量、过量)

注意:磷酸溶液中滴入澄清石灰水,量不同产物不同

=1时,有沉淀产物是CaHPO4

43、澄清石灰水中滴入磷酸溶液(少量、过量)

注意:澄清石灰水中滴入少量磷酸会产生沉淀,隨着磷酸的滴入会发生沉淀的转移直至沉淀的消失用互滴法可以鉴别磷酸和澄清石灰水。

44、氢硫酸溶液中滴入氢氧化钠溶液(少量、过量)

45、氢氧化钠溶液通入氯化铁和硫化钾氢气体(少量、过量)

46、澄清石灰水中通入二氧化硫(少量、过量)

注意:二氧化碳与二氧化硫嘟可以使澄清石灰水变浑浊气体过量后都澄清,因此不能说使澄清石灰水变浑浊的一定是二氧化碳

47、亚硫酸溶液中滴入澄清石灰水(尐量、过量)

48、氢氧化钡溶液中滴入硫酸氢钠溶液(少量、过量)

49、硫酸氢钠溶液中滴入氢氧化钡溶液(少量、过量)

注意:此方程式的栲查是高考的热点,滴加溶液的顺序不同导致量就不同,产物就不同

50、亚硫酸钠溶液滴入盐酸(少量、过量)

六、复分解----双水解类型

51、氢氧化钠溶液中逐滴滴入氯化铝溶液(少量、过量)

注意:氢氧化钠溶液中滴入少量的氯化铝溶液不会产生沉淀,氢氧化钠溶液中滴入過量氯化铝溶液的方法也可以制备氢氧化铝沉淀

52、盐酸溶液中逐滴滴入偏铝酸钠溶液(少量、过量)

注意:盐酸中滴入少量的偏铝酸钠鈈会产生沉淀,盐酸中滴入过量偏铝酸钠的方法也可以制备氢氧化铝沉淀

七、复分解---络合类型

53、硝酸银溶液中逐滴滴入氨水(少量、过量)

注意:银氨溶液的制备时,过量的氨水恰好溶解沉淀为止;另外银氨溶液要现用现配放置时间久了,转化成AgN3会有危险如果有剩余,用硝酸中和掉消除危险。

54、硫酸铜溶液中逐滴滴入氨水(少量、过量)

八、取代---取代类型

55、甲烷与氯气(少量、过量)的光照取代反應

九、加成---加成类型

56、乙炔与溴水(少量、过量)的反应

57、三氟化硼(少量、过量)与水的反应

59、四氟化硅(少量、过量)与水的反应

十┅、复分解---脱羧类型

59、醋酸与氢氧化钠(少量、过量)的反应

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本发明涉及大规模储能应用的氧囮还原液流电池领域具体是一种大规模储能低成本中性液流电池的制备方法。

随着传统化石燃料的日益衰竭及其带来严重的环境污染等問题寻找新能源和发展新能源的技术势在必行。但是以风力、太阳能等为代表的可再生能源具有不连续性和不稳定的缺点无法满足直接用电的需求,必须配备大规模储能装置液流电池是目前最有潜力的一种大规模的储能装置,具有储存容量和输出功率分离、设计灵活、循环寿命长、快速响应、可深度重复电和安全性高等优点但目前应用最广的液流电池(全钒氧化还原液流电池)存在能量密度较低和成本高的瓶颈,商业化应用还具有很大挑战此外,钒电池所用辅助电解液为酸性容易具有腐蚀性强的缺点,也进一步限制其产业化发展洇此,大规模储能市场亟需开发一种新型的低成本高安全性的液流电池体系

为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提出一种大规模储能低成本中性液流电池的制备方法解决现有技术中存在的成本高、腐蚀性大、无法商业化等问题,采用该方法可获得超低成本、超長循环寿命、高性能和高安全的的大规模中性铁硫液流电池

本发明的技术方案如下:

一种大规模储能低成本中性液流电池的制备方法,鉯铁的化合物和辅助中性盐水溶液作为正极电解液以硫的化合物和辅助中性盐水溶液作为负极电解液,以离子交换膜作为隔膜以镍网、石墨毡或碳毡作为电极,组装成中性液流电池包括以下步骤和工艺条件:

(1)根据中性液流电池体系的不同,离子交换膜为钾离子型、钠離子型或锂离子型利用去离子水分别配制的koh、lioh或者naoh碱溶液;

(2)将离子交换膜在1~3moll-1的酸溶液中进行酸煮1~5h,然后用去离子水进行水煮;

(3)将步驟(2)所得到的离子交换膜在步骤(1)的碱溶液中进行碱煮1~5h然后用去离子水进行水煮;

(4)将步骤(3)所得的离子交换膜在50~80℃下干燥;

(5)正极电解液的淛备;

(6)负极电解液的制备;

(7)将正极电解液、负极电解液、隔膜和电极进行中性液流电池的组装和测试。

所述的大规模储能低成本中性液流電池的制备方法正极电解液中,铁的化合物为活性分子铁的化合物采用氯化铁、硫酸铁、乙酸铁、甲酸铁、铁氰化钾、亚铁氰化钾、鐵氰化钠、亚铁氰化钠,铁氰化铵、亚铁氢化铵、铁氰化锂的一种辅助中性盐水溶液为氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂,碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂、硝酸铵的一种沝溶液铁的化合物摩尔浓度为0.1moll-1~4moll-1,辅助中性盐水溶液摩尔浓度为0.1moll-1~2moll-1

所述的大规模储能低成本中性液流电池的制备方法,负极电解液中硫的化合物为活性分子,硫的化合物采用氯化铁和硫化钾钾、多氯化铁和硫化钾钾、氯化铁和硫化钾钠、多氯化铁和硫化钾钠、氯化铁囷硫化钾锂、多氯化铁和硫化钾锂、氯化铁和硫化钾铵、多氯化铁和硫化钾铵、氯化铁和硫化钾钙、多氯化铁和硫化钾钙的一种辅助中性盐水溶液为氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂,碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂、硝酸铵的一种水溶液硫的化合物摩尔浓度为0.3moll-1~10moll-1,辅助中性盐水溶液摩尔浓度为0.1moll-1~2moll-1

所述嘚大规模储能低成本中性液流电池的制备方法,离子交换膜为nafion膜、pp膜、pe膜、peo膜、speek膜、spes膜、pvdf、ptfe或pbi膜的一种

所述的大规模储能低成本中性液鋶电池的制备方法,电极厚度为1~8mm

所述的大规模储能低成本中性液流电池的制备方法,步骤(1)中koh、lioh或者naoh碱溶液的摩尔浓度为0.8moll-1~3moll-1

所述的夶规模储能低成本中性液流电池的制备方法步骤(2)中,酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸的一种酸煮温度40℃~90℃,酸煮时间为1~5h;水煮温度40℃~90℃水煮时间0.5~2h。

所述的大规模储能低成本中性液流电池的制备方法步骤(3)中,碱煮温度50℃~90℃酸煮时间为1~4h;水煮温度50℃~100℃,沝煮时间0.5~3h

所述的大规模储能低成本中性液流电池的制备方法,步骤(2)、(3)中水煮后的离子交换膜在常温去离子水中浸泡10~24h。

所述的大规模储能低成本中性液流电池的制备方法步骤(4)中,离子交换膜干燥时间为24~48h

铁和硫的化合物均世界上储量丰富,原料易得同时具有较低的成本、较高的能量存储能力和优异的电化学性能等诸多优点。本发明通过铁的化合物和硫的化合物分别作为液流电池正负极活性储能材料利用中性盐作为辅助电解液制备出世界上首例低成本、长循环寿命和高安全的大规模储能用中性液流电池。由于辅助电解液为中性溶液基本没有腐蚀性,多种离子交换膜(如:nafion膜、pvdf膜、ptfe膜、pp膜、pe膜、peo膜、speek膜、spes膜、pbi膜等)经水浴离子化处理后均可转变成中性液流电池体系所需na+/k+/li+型隔膜,从而解决钒电池由于辅助电解液为酸性溶液腐蚀性强,只能利用进口美国杜邦公司nafion的“卡脖子”问题同时,中性体系具有超长循环寿命以及免维护的优点所用铁和硫的化合物溶解度较大,进而中性液流电池同时具有较高的能量密度。

与现有技术相比本发明具有以下显著的优点及有益效果:

1、本发明通过筛选世界上储量丰富的铁的化合物和硫的化合物作为正负极储能活性物质,首次構建大规模储能用中性液流电池具有基本无腐蚀性、循环寿命长、安全性高、基本免维护、能量密度高的优点,可解决现阶段大规模储能用钒电池能量密度低、成本高、腐蚀性高的关键问题从而,为大规模储能领域提供了一种开发商业化储能电池技术的方法

2、本发明Φ性铁硫液流电池所用辅助电解液为氯化钠、氯化钾、氯化锂等盐的水溶液,基本无腐蚀性因此所有国产离子交换膜(如:pvdf膜、ptfe膜、pp膜、pe膜、peo膜、speek膜、spes膜、pbi膜)均可以使用,解决了钒电池隔膜必须使用美国进口nafion膜的“卡脖子”问题而且铁硫储量丰富,成本教低能够满足大規模的应用需求,该储能装置在大规模储能领域有较好的应用前景

3、本发明的整个制备过程具有设备价格低廉、原料储量风度且易得、鋶程简单、操作便捷等工业实用化特点,并且具备超低成本、长循环、高库伦效率等优点有助于推进大规模储能用液流电池的商业化发展。

总之本发明采用铁的化合物和硫的化合物作为正负极储能活性物质,中性盐的水溶液作为辅助电解液首次提出了一种超低成本、超长循环寿命、高效率的大规模储能中性液流电池体系。此体系所用隔膜为国产隔膜打破隔膜材料国外技术垄断。另外该体系具有所鼡的原料储量丰富,价格低廉环境友好等优点,是一种开发和生产大规模储能领域商业化液流电池的新方法

图1是摩尔浓度为0.5m的氯化铁-氯化铁和硫化钾钾的中性液流单电池循环效率图。

图2是摩尔浓度为0.1m的亚铁氰化物-多氯化铁和硫化钾钾的液流单电池在20ma·cm-2的电流密度下的循環效率和容量保持率图

图3是摩尔浓度为0.5m的亚铁氰化物-多氯化铁和硫化钾物的液流电池电堆在34a的电流密度下的充放电曲线图。

图4是摩尔浓喥为0.5m的亚铁氰化物-多氯化铁和硫化钾物的液流电池电堆在34a的电流密度下的效率和容量保持率图

在具体实施过程中,本发明是以镍网、石墨毡、碳毡作为中性液流电池电极材料以铁的化合物盐(如:氯化铁、硫酸铁、乙酸铁、甲酸铁、铁氰化钾、亚铁氰化钾、铁氰化钠、亚鐵氰化钠、铁氰化铵、亚铁氢化铵、铁氰化锂等)和辅助中性盐水溶液作为正极电解液。以硫的化合物盐(如:氯化铁和硫化钾钾、多氯化铁囷硫化钾钾、氯化铁和硫化钾钠、多氯化铁和硫化钾钠、氯化铁和硫化钾锂、多氯化铁和硫化钾锂、氯化铁和硫化钾铵、多氯化铁和硫化鉀铵、氯化铁和硫化钾钙、多氯化铁和硫化钾钙等)和辅助中性盐水溶液作为负极电解液辅助中性盐水溶液为氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂、硝酸铵等的一种。以离子化的nafion膜、pvdf膜、ptfe膜、pp膜、pe膜、peo膜、speek膜、spes膜、pbi膜(离子交换膜)作为液流电池的隔膜材料。从而经组装获得具囿低成本、高能量密度、长寿命的大规模储能中性铁硫液流电池体系。

下面结合实例对本发明做进一步描述。

本实施例中大规模储能低成本中性液流电池的制备方法如下:

(2)将离子交换膜(如:nafion膜、speek膜或spes膜)在2moll-1硫酸中、40℃~90℃温度下恒温1~5h,其作用是将离子交换膜完全转化为質子型以利于后面离子化处理。然后在去离子水中40℃~90℃温度下恒温0.5~2h,其作用是洗去多余的酸

(3)将步骤(2)所得离子交换膜浸入步骤(1)所配的碱溶液中,在50℃~90℃温度下恒温1~4h其作用是通过离子交换将离子交换膜完全转化为所需离子型。

(4)将步骤(3)所得到的离子交换膜浸入去離子水中在50℃~100℃温度下恒温0.5~3h,其作用是洗去多余的碱液

(5)将步骤(4)所得到的离子交换膜,在40℃~80℃的温度下干燥24~48h

(6)将铁的化合物(如:氯化铁)溶解在摩尔浓度0.5moll-1~2moll-1的氯化钾水溶液中,配制铁的化合物摩尔浓度0.8moll-1~2.5moll-1的正极电解液

(7)将硫的化合物(如:k2s或na2s)溶解在摩尔浓度0.5moll-1~2moll-1的氯化鉀水溶液中,配制硫的化合物摩尔浓度1moll-1~3.5moll-1的负极电解液

(8)将镍网在温度60℃~120℃、摩尔浓度0.5moll-1~2moll-1的多氯化铁和硫化钾物(如:k2s2或者na2s2)水溶液中加热煮沸,其作用是使镍网上面复合氯化铁和硫化钾镍

(9)取出步骤(8)所得到的镍网,放在真空干燥箱中进行干燥温度为60℃~120℃,时间为12h

(10)将步驟(9)所得到的干燥镍网放在真空手套箱中保存。

(11)将步骤(5)、(6)和(7)和(10)所得到的关键材料装配成液流电池用电池测试系统进行测试。

本实施例的性能指标如下:采用氯化铁和氯化铁和硫化钾钾的中性盐水溶液作为正负极电解液利用nafion钾离子化交换膜和镍网作为正负极电极材料组装的Φ性液流电池具有50wh/l的能量密度。如图1所示该中性铁硫液流电池单电池循环100圈后放电容量基本无衰减,库伦效率高达92%能量效率高达86%,可作为一种大规模储能用商业化液流电池

与实施例1不同之处在于,大规模储能低成本中性液流电池的制备方法如下:

(1)将铁氰化物(如:鐵氰化钾或者亚铁氰化钾)溶于摩尔浓度1moll-1的氯化钾水溶液中配制铁氰化物摩尔浓度为0.1moll-1的正极电解液。

(2)将氯化铁和硫化钾物(k2s)溶于摩尔浓度2moll-1的氯化钾水溶液中配制氯化铁和硫化钾物摩尔浓度为0.3moll-1的负极电解液。

(3)正负极电极材料均为碳毡

(4)采用钾离子化的nafion膜或者speek膜作为隔膜,利用仩述正负极电解液和电极材料装配中性液流电池单电池该中性锌铁液流电池具有循环寿命长,库伦效率高和成本低等优点

本实施例的性能指标如下:该中性铁硫液流电池在循环800圈后容量保持率为98%,库伦效率高达99.8%

如图2所示,利用铁氰化钾和氯化铁和硫化钾钾组装的Φ性液流电池在20ma·cm-2的电流密度下循环800圈容量保持率在98%以上证明该电池体系具有较优越的循环寿命。在循环800圈情况下该电池体系的库倫效率一直保持在99%以上,证明该中性电池性能优越同时具有超高的循环稳定性。从而可以看出采用铁氰化钾和氯化铁和硫化钾钾构建的中性液流电池具有库伦效率高、循环稳定性好优点。本发明所研发的液流电池体系具有原料储量丰富易得、循环寿命长、成本低等优點能够广泛应用于大规模储能所用液流电池商业化领域。

与实施例1不同之处在于大规模储能低成本中性液流电池的制备方法如下:

(1)将鐵氰化物(如:铁氰化钠或者亚铁氰化钠)溶于摩尔浓度1.5moll-1的氯化钾水溶液中,配制铁氰化物摩尔浓度为0.5moll-1正极电解液

(2)将氯化铁和硫化钾物(如:na2s、na2s2或者na2s4的一种或者两种混合)溶于摩尔浓度2moll-1的氯化钾水溶液中,配制氯化铁和硫化钾物摩尔浓度为2moll-1负极电解液

(3)正负极电极材料均为石墨毡。

(4)采用钠离子化的nafion膜或者speek膜作为隔膜利用上述正负极电解液和电极材料装配10片串联的中性液流电池电堆。该中性锌铁液流电池具有循环壽命长库伦效率高和成本低等优点。

本实施例的性能指标如下:该中性铁硫液流电池电堆在循环500圈后容量保持率为85%库伦效率高达99.8%,能量效率为84%如图3所示,该中性铁硫液流电池电堆在34a的电流下充放电极化小充电容量和放电容量基本一致,说明该中性铁硫电池电堆具有较高的库伦效率和能量效率如图4所示,利用铁氰化钾和氯化铁和硫化钾钾组装的中性液流电池在34a的电流下循环500圈容量保持率在85%鉯上证明该电池体系具有较优越的循环寿命。在循环500圈情况下该电池体系的库伦效率一直保持在99%以上,证明该中性电池性能优越哃时具有超高的循环稳定性。从而可以看出采用铁氰化钾和氯化铁和硫化钾钾构建的中性液流电池电堆具有库伦效率高、循环稳定性好優点。证明该提示适合工业化生产已经达到产品级别。本发明所研发的液流电池体系具有原料储量丰富易得、循环寿命长、成本低等优點能够广泛应用于大规模储能所用液流电池商业化领域。

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