三联吡啶铁配合物及其制备方法与在光伏电池控温和液流电池储能中的应用

本发明涉及一种配合物，具体涉及一种三联吡啶铁配合物及其制备方法与在光伏电池控温和液流电池储能中的应用。

背景技术：

1、铁基液流电池以其低成本和环境友好性，在储能技术领域吸引了广泛关注。传统铁基液流电池的负极是铁金属，在放电过程中铁金属会被氧化为铁离子，游离在电解液中；在充电过程中，游离的铁离子会重新被还原为铁原子。形成小晶核之后，铁原子继续在负极表面不均匀沉积，出现类似树枝状的铁晶体，称为铁枝晶。

2、这种铁枝晶容易断裂，产生无法被利用的“死铁”，导致电池容量降低。严重情况下，铁枝晶可能刺穿隔膜与正极接触造成短路，存在安全隐患。

3、因此，有必要提出新的措施，克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种三联吡啶铁配合物及其制备方法与在光伏电池控温和液流电池储能中的应用，以解决现有铁基液流电池在充电过程中产生铁枝晶的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、三联吡啶铁配合物，所述三联吡啶铁配合物为4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶-4,4”-二氨基磺酸铁配合物，结构为：

4、

5、另一方面，提供如所述的三联吡啶铁配合物的制备方法，所述方法包括：

6、混合二甲基甲酰胺与氯化亚砜，随后加入2-吡啶甲酸，加热反应；冷却后加入乙醇，洗涤，得到固体粉末，溶解分离有机相，萃取后得到4-氯-吡啶-2-羧酸乙酯；

7、将4-氯-吡啶-2-羧酸乙酯与丙酮的混合液用无水四氢呋喃稀释，滴加到nah的无水四氢呋喃悬浊液中，回流反应，得到4-氯-吡啶-2-(1,3-丁二酮)；

8、将4-氯-吡啶-2-羧酸乙酯、4-氯-吡啶-2-(1,3-丁二酮)与乙酸铵混合，无水乙醇作为溶剂，回流反应；之后重结晶，得到4,4”-二氯-4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶；

9、将4,4”-二氯-4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶与氨基磺酸混合，调节ph至中性，以二甲基甲酰胺作为溶剂，与三乙胺室温下搅拌，发生亲核取代反应，重结晶得到4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶-4,4”-二氨基磺酸；

10、将4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶-4,4”-二氨基磺酸溶于四氢呋喃水溶液中，将六水合氯化铁溶于水中；将六水合氯化铁水溶液滴加到4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶-4,4”-二氨基磺酸的四氢呋喃水溶液中，回流反应，得到4'-羟基-2,2':6',2'-三联吡啶-4,4”-二氨基磺酸铁配合物。

11、另一方面，提供如所述的三联吡啶铁配合物在液流电池储能中的应用，所述三联吡啶铁配合物用作光伏电池-液流电池耦合系统中液流电池的负极活性材料。

12、另一方面，提供如所述的三联吡啶铁配合物在光伏电池控温中的应用，所述三联吡啶铁配合物在光伏电池-液流电池耦合系统中，流经光伏组件背面的流场板时与光伏板进行换热，从而对光伏板进行控温。

13、进一步地，所述光伏电池-液流电池耦合系统包括负极光伏组件、正极光伏组件、液流电池、负极储液容器和正极储液容器；

14、所述负极光伏组件和所述正极光伏组件均包括光伏板及其背面的流场板；

15、所述液流电池包括负极反应场所和正极反应场所，所述负极反应场所和所述正极反应场所之间为液流电池电堆，所述液流电池电堆接入液流电池电源，所述液流电池的负极活性材料为所述三联吡啶铁配合物；

16、所述负极储液容器和所述正极储液容器均埋入地下；

17、所述负极光伏组件的流场板与所述负极储液容器通过管道组成循环，所述负极储液容器通向所述负极光伏组件的流场板的管路上设置分支并接入所述负极反应场所，所述负极光伏组件的光伏板通过电缆接入所述液流电池电堆；

18、所述正极光伏组件的流场板与所述正极储液容器通过管道组成循环，所述正极储液容器通向所述正极光伏组件的流场板的管路上设置分支并接入所述正极反应场所，所述正极光伏组件的光伏板通过电缆接入所述液流电池电堆。

19、进一步地，所述负极光伏组件的流场板与所述负极储液容器的管路循环中，以及所述正极光伏组件的流场板与所述正极储液容器的管路循环中均设置有动力泵。

20、进一步地，所述负极储液容器通向所述负极光伏组件的流场板的管路上设置两个分支分别接入所述负极反应场所，其中一个分支上设置有截止阀；

21、所述正极储液容器通向所述正极光伏组件的流场板的管路上设置两个分支分别接入所述正极反应场所，其中一个分支上设置有截止阀。

22、进一步地，所述负极储液容器包括浅埋负极储液容器和深埋负极储液容器，所述负极光伏组件的流场板通过两侧的管道分别接入两个管道开关阀，分别分路接入所述浅埋负极储液容器和所述深埋负极储液容器；

23、所述正极储液容器包括浅埋正极储液容器和深埋正极储液容器，所述正极光伏组件的流场板通过两侧的管道分别接入两个管道开关阀，分别分路接入所述浅埋正极储液容器和所述深埋正极储液容器。

24、或者，所述负极储液容器为深埋负极储液容器；

25、所述正极储液容器为浅埋正极储液容器。

26、进一步地，所述三联吡啶铁配合物流经所述流场板时与所述光伏板进行换热；

27、所述三联吡啶铁配合物在所述负极反应场所内发生氧化还原反应，并进行电能储存；

28、所述光伏板产生的电能通过所述电缆储存到所述液流电池电堆。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

30、本发明提供了一种三联吡啶铁配合物及其制备方法与在光伏电池控温和液流电池储能中的应用，利用三联吡啶中吡啶环上的氮原子与铁离子配位形成稳定的配合物，将铁离子络合在三联吡啶分子骨架中，使其难以脱出形成“游离态”的铁离子，避免了充电过程中铁离子被还原的不均匀沉积，有效解决了铁枝晶的形成问题。

1.三联吡啶铁配合物，其特征在于：

2.如权利要求1所述的三联吡啶铁配合物的制备方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的三联吡啶铁配合物在液流电池储能中的应用，其特征在于：

4.如权利要求1所述的三联吡啶铁配合物在光伏电池控温中的应用，其特征在于：

5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：