氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法技术方案

本发明专利技术提供一种抑制电解液的过充电或过放电的氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法。本发明专利技术的氧化还原液流电池系统具备：泵，对电池单元循环供给电解液；泵控制部，控制所述泵的流量；以及测定部，对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至所述电池单元的所述电解液的入口侧充电状态、从所述电池单元排出的所述电解液的出口侧充电状态以及输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流；所述泵控制部具有：泵流量运算部，从由所述测定部测定出的参数算出所述电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量；以及泵流量命令部，对所述泵设定由所述泵流量运算部所决定的流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法。特别是，涉及一种抑制电解液的过充电或过放电的氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法。
技术介绍
氧化还原液流电池具有(1)安全性高、(2)充放电循环寿命长、(3)容易实现大容量化、(4)能够进行充电状态(SOC：State Of Charge)的持续监控等特征，能够应用于多种用途。作为氧化还原液流电池的用途，除负载平准化用途以外，还可举出瞬时低压补偿或紧急用电源等用途、不断被大规模引入的太阳光发电或风力发电等自然能源的输出平滑化用途等。氧化还原液流电池是对电池单元分别循环供给正极电解液及负极电解液来进行充放电，所述电池单元具有正极电极及负极电极以及介置于两电极之间的隔膜。电解液使用含有价数因氧化还原而发生变化的金属离子(活性物质)的水溶液。例如，众所周知的是正极活性物质使用Fe离子且负极活性物质使用Cr离子的铁(Fe2+/Fe3+)-铬(Cr3+/Cr2+)系氧化还原液流电池或正极及负极的活性物质使用V离子的钒(V2+/V3+-V4+/V5+)系氧化还原液流电池。一般来说，氧化还原液流电池中，由于需要用来使电解液在电池单元中循环的泵，所以会产生泵损耗，如果使泵的流量(电解液流量)始终固定地工作，那么有时泵损耗较大，会导致电池效率降低。因此，以往在氧化还原液流电池中，通过与充电状态(有时也称为“充电深度”)对应地调整泵的流量而将电解液供给至电池单元，以此来减少泵损耗。例如，专利文献1、2中公开了一种减少泵损耗以改善电池效率的技术。专利文献1中记载了，持续检测电池(cell)的开路电压、端子电压、负载电流、电解液流量，并根据这些检测结果以与充电深度(开路电压)对应的最优选的电解液流量控制泵的工作。专利文献2中记载了，使氧化还原液流电池组合于风力发电机，对风力发电机的输出进行平均化处理，并根据该处理结果来调整使电解液循环的泵输出。
技术介绍
文献专利文献专利文献1：日本专利特开2006-114359号公报专利文献2：日本专利特开2003-317763号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]在氧化还原液流电池中，不仅期望能减少泵损耗，还期望以在工作中电解液不会过充电或过放电的方式进行控制。氧化还原液流电池中，如果过充电，那么有时在电池单元内电解液会电解而产生气体，或者会析出作为活性物质的金属离子。例如SOC成为100％的状态，如果进一步过充电，那么会引起活性物质的电池反应以外的反应，具体来说会引起电解液中的水的电解，在正极产生氧气(O2)，在负极产生氢气(H2)。在正极也会有与碳电极反应而产生一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO2)的情况。另一方面，如果过放电，那么电解液的充电状态过低，以致无法从电池单元输出(放电)。特别是，如果过充电，便会有以下顾虑，也就是伴随电解液(活性物质)的量的减少产生电池容量的降低，或者所析出的金属离子附着在电极或隔膜上以致充放电效率降低，因此，期望以电解液不会过充电的方式进行控制。本专利技术是鉴于所述情况来完成的，本专利技术的目的之一在于提供一种既减少泵损耗、又抑制电解液的过充电或过放电的氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法。[解决问题的技术手段]本专利技术的氧化还原液流电池系统具备：电池单元；电解液储罐；循环配管，从所述电解液储罐对所述电池单元循环供给电解液；以及泵，使所述电解液在所述循环配管中循环。进而，本专利技术的氧化还原液流电池系统具备：泵控制部，控制所述泵的流量；以及测定部，对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至所述电池单元的所述电解液的入口侧充电状态、从所述电池单元排出的所述电解液的出口侧充电状态以及输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流。而且，所述泵控制部具有：泵流量运算部，从由所述测定部测定出的至少两个所述参数算出所述电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量；以及泵流量命令部，对所述泵设定由所述泵流量
运算部所决定的流量。本专利技术的氧化还原液流电池的工作方法是利用泵从电解液储罐对电池单元循环供给电解液来进行充放电。而且，具备以下的测定步骤、泵流量运算步骤以及泵流量控制步骤。测定步骤是对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至所述电池单元的所述电解液的入口侧充电状态、从所述电池单元排出的所述电解液的出口侧充电状态以及输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流。泵流量运算步骤是从所述测定步骤中测定出的至少两个所述参数算出所述电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量。泵流量控制步骤是对所述泵设定在所述泵流量运算步骤中所决定的流量。[专利技术效果]本专利技术的氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法能够抑制电解液的过充电或过放电。附图说明图1是实施方式1的氧化还原液流电池系统的说明图。图2是对实施方式1的氧化还原液流电池系统中的泵的控制流程进行说明的图。图3是实施方式2的氧化还原液流电池系统的说明图。图4是对实施方式2的氧化还原液流电池系统中的泵的控制流程进行说明的图。具体实施方式[本专利技术的实施方式的说明]首先，列举本专利技术的实施形态进行说明。(1)实施方式的氧化还原液流电池系统具备：电池单元；电解液储罐；循环配管，从电解液储罐对电池单元循环供给电解液；以及泵，使电解液在循环配管中循环。进而，氧化还原液流电池系统具备：泵控制部，控制泵的流量；以及测定部，对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至电池单元的电解液的入口侧充电状态、从电池单元排出的电解液的出口侧充电状态以及输入至电池单元或从电池单元输出的充放电电流。而且，泵控制部具有：泵流量运算部，从由测定部测定出的至少两个参数
算出电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从电池单元排出的电解液不会过充电或过放电的方式来决定泵的流量；以及泵流量命令部，对泵设定由泵流量运算部所决定的流量。根据所述氧化还原液流电池系统，通过掌握工作中的电池单元的充放电效率，并基于该充放电效率，根据电解液的充电状态来设定泵的流量，从而能够有效地抑制电解液的过充电或过放电。氧化还原液流电池中，电解液的充电状态(SOC：State Of Charge)是由电解液中的离子价数的比率决定。例如，在正极及负极的活性物质使用V离子的钒系氧化还原液流电池的情况下，正极电解液中，是由正极电解液中的V离子(V4+/V5+)中的V5+的比率表示，负极电解液中，是由负极电解液中的V离子(V2+/V3+)中的V2+的比率表示。充电时的电池反应是：在电池单元内，在正极，V4+被氧化成V5+，在负极，V3+被还原成V2+。放电时的电池反应成为与充电时相反的反应。进而，电位会根据离子价数而不同，因此，电解液中的离子价数的比率与电解液的电位有相间关系，从而也能够根据电解液的电位求出充电状态。例如，V5+及V2+的标准氧化还原电位分别为1.00V及-0.26V。另外，氧化还原液流电池中，因输入至电池单元或从电池单元输出的充放电电流，会随着正极及负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化还原液流电池系统，具备：电池单元；电解液储罐；循环配管，从所述电解液储罐对所述电池单元循环供给电解液；以及泵，使所述电解液在所述循环配管中循环；且具备：泵控制部，控制所述泵的流量；以及测定部，对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至所述电池单元的所述电解液的入口侧充电状态、从所述电池单元排出的所述电解液的出口侧充电状态以及输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流；所述泵控制部具有：泵流量运算部，从由所述测定部测定出的至少两个所述参数算出所述电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量；以及泵流量命令部，对所述泵设定由所述泵流量运算部所决定的流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 JP 2014-0279321.一种氧化还原液流电池系统，具备：电池单元；电解液储罐；循环配管，从所述电解液储罐对所述电池单元循环供给电解液；以及泵，使所述电解液在所述循环配管中循环；且具备：泵控制部，控制所述泵的流量；以及测定部，对选自以下参数中的至少两个参数进行测定，这些参数是供给至所述电池单元的所述电解液的入口侧充电状态、从所述电池单元排出的所述电解液的出口侧充电状态以及输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流；所述泵控制部具有：泵流量运算部，从由所述测定部测定出的至少两个所述参数算出所述电池单元的充放电效率，并且基于该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量；以及泵流量命令部，对所述泵设定由所述泵流量运算部所决定的流量。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池系统，其中所述测定部对所述电解液的入口侧充电状态以及出口侧充电状态进行测定；且所述泵流量运算部从所述入口侧充电状态与所述出口侧充电状态的差算出所述电池单元的充放电效率。3.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池系统，其中所述测定部对所述电解液的入口侧充电状态与输入至所述电池单元或从所述电池单元输出的充放电电流进行测定；且所述泵流量运算部算出与所述充放电电流相应的所述电池单元的充放电效率，并基于所述入口侧充电状态与该充放电效率，以从所述电池单元排出的所述电解液不会过充电或过放电的方式来决定所述泵的流量。4.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池系统，其中所述测定部对所述电解液的出
\t口侧充电状态与输入至所述电池单元或从所述电池单...

【专利技术属性】
技术研发人员：隈元贵浩，山西克也，藤川一洋，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP