【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学，具体涉及一种钒液流电池系统的氮封排氢系统及氮封排氢控制方法。
技术介绍
1、钒液流电池储能系统在工作时，由于超过设定工作电压或材料质量等各种原因，有可能发生水电解副反应，产生氢气(同步产生氧气)。而系统氢气含量，需要控制在国家标准的安全范围内。氧气会造成电解液等的氧化或材料的腐蚀，因此氧气含量也需要低于一定值。
2、氮气密封是一种较为常用的隔绝氧化的防护手段。在钒液流电池系统中，通过氮封来控制系统电解液的氧化速度。但如果维持长期氮封，需要氮气发生器不断工作，这会造成能量浪费和成本上升。如果采用氮气吹扫策略，则必须确定合适的吹扫策略，使系统在安全范围内工作，同时能耗最低。根据国家标准，系统氢气含量需要低于一定值，因此也需要在氢气达到一定浓度后定期排出。
3、现有钒液流电池系统，氮封系统是为了隔绝氧气与电解液发生副反应，导致电解液价态偏移，降低总容量。排氢系统是安全设施，国标要求需要保证水电解的副反应产生的氢气含量不超过1％，远离可产生安全风险的4％含量值。氮封和排氢这两套系统往往相互独立。对氮封系统来说，确认何时需要启动吹扫是一个巨大的问题。吹扫频繁甚至长期氮封，会造成很大的能量浪费，而吹扫不足，可能造成氧气氧化电解液。如何确认最合适的吹扫方案，使既不浪费能量和氮气，也不会造成电解液氧化，这是钒液流电池系统的一个难点。同时，由于氢气含量在电解液罐内可能产生一定的分布，顶部含量、中间部分和电解液面含量会略有区别，这导致使用电解液罐内哪个位置的氢气含量值作为排氢标准，也会有一定困惑。>
4、为了解决以上问题，提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术第一方面提供一种钒液流电池系统的氮封排氢系统，所述氮封排氢系统包括：
2、正极电解液罐1、负极电解液罐2和集气罐3；
3、所述集气罐3内设置有测氢仪器4，以测量所述集气罐3内氢气的浓度；
4、所述正极电解液罐1的顶部分别连通有第一氮气入口管道01和第一氮气出口管道02；
5、所述负极电解液罐2的顶部分别连通有第二氮气入口管道03和第二氮气出口管道04；
6、所述第一氮气出口管道02和第二氮气出口管道04共同连通到氢气入口管道05；
7、所述氢气入口管道05与所述集气罐3底部连通，所述集气罐3顶部连通有所述气体排出管道06。
8、优选地，所述集气罐3与所述气体排出管道06之间设置有呼吸阀5，以使得所述集气罐3内的气压与外界气压的压差在设定范围内。
9、优选地，所述集气罐3与所述气体排出管道06之间设置有电磁阀6，用于在启动氮气吹扫时开启，以加快气体交换。
10、优选地，所述测氢仪器4设置在所述集气罐3顶部、中部或底部。
11、本专利技术第二方面提供一种钒液流电池系统的氮封排氢控制方法，所述氮封排氢控制方法使用第一方面任一项所述的氮封排氢系统进行。
12、优选地，所述控制方法包括以下步骤：
13、步骤1、将氮气通过所述第一氮气入口管道01和所述第二氮气入口管道03分别通入所述正极电解液罐1和所述负极电解液罐2内并使得氮气从所述气体排出管道06排出，则氮气将第一氮气入口管道01、第二氮气入口管道03、所述正极电解液罐1、所述负极电解液罐2、所述第一氮气出口管道02、所述第二氮气出口管道04、所述氢气入口管道05、所述集气罐3和所述气体排出管道06内预存的气体挤出，然后停止氮气输入，所述正极电解液罐1和负极电解液罐2保持氮封状态；
14、步骤2、开启所述钒液流电池系统，电解水副反应发生，所述正极电解液罐1和所述负极电解液罐2中分别产生氧气和氢气，至少氢气进入到所述集气罐3中；
15、当所述测氢仪器4显示氢气含量达到设定阈值时，开启氮气吹扫程序，氮气重新按照所述步骤1的方式将第一氮气入口管道01、第二氮气入口管道03、所述正极电解液罐1、所述负极电解液罐2、所述第一氮气出口管道02、所述第二氮气出口管道04、所述氢气入口管道05、所述集气罐3和所述气体排出管道06内预存的气体挤出，则所述钒液流电池系统的氧气和氢气被排出，然后停止氮气输入，所述正极电解液罐1和负极电解液罐2重新保持氮封状态。
16、优选地，开启氮气吹扫程序时，打开所述电磁阀6，以加快气体交换。在氮气吹扫程序结束后，关闭所述电磁阀6。
17、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
18、1、本专利技术的钒液流电池系统的氮封排氢系统中，将氮封管路和排氢管路合并，通过一次氮气吹扫，同时可将系统内的氢气和氧气赶走，达到了氮封且排氢排氧的目的。管路合并后可节省管路。
19、2、由于氢气是由水电解副反应产生的，通过测试氢气含量，可对应得到系统集气罐3内的氧气大致含量。因此，通过测氢仪器的结果，可获得合理的吹扫策略。
20、具体的：氢气比氮气更轻，因此氢气主要上升到集气罐3内并在集气罐3内有一定的分布。可以在集气罐3中下部设置测氢仪器，当测量结果达到1％(此时集气罐上部氢气含量一般不超过1.5％)，就可认为副反应已积累足够多的氧气和氢气，需要氮气吹扫，使系统重新得到保护。
21、3、优选的技术方案中，为防止气体体积增大较多或产生负压(因电解液温度变化，会导致电解液罐内气体体积变化)，所述集气罐3与所述气体排出管道06之间设置有呼吸阀5。呼吸阀5的控制压力通常设置为1.5～3kpa，以保证集气罐3内气体体积变化较大时，可交换气体，恢复集气罐3内压力。
22、4、优选的技术方案中，所述集气罐3与所述气体排出管道06之间设置有电磁阀6。氮气吹扫时压力较大，可开启电磁阀6，加快气体交换。
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1.一种钒液流电池系统的氮封排氢系统，其特征在于，所述氮封排氢系统包括：
2.根据权利要求1所述的氮封排氢系统，其特征在于，所述集气罐(3)与所述气体排出管道(06)之间设置有呼吸阀(5)，以使得所述集气罐(3)内的气压与外界气压的压差在设定范围内。
3.根据权利要求1所述的氮封排氢系统，其特征在于，所述集气罐(3)与所述气体排出管道(06)之间设置有电磁阀(6)。
4.根据权利要求1所述的氮封排氢系统，其特征在于，所述测氢仪器(4)设置在所述集气罐(3)顶部、中部或底部。
5.一种钒液流电池系统的氮封排氢控制方法，其特征在于，所述氮封排氢控制方法使用权利要求1～4任一项所述的氮封排氢系统进行。
6.根据权利要求5所述的氮封排氢控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种钒液流电池系统的氮封排氢系统，其特征在于，所述氮封排氢系统包括：
2.根据权利要求1所述的氮封排氢系统，其特征在于，所述集气罐(3)与所述气体排出管道(06)之间设置有呼吸阀(5)，以使得所述集气罐(3)内的气压与外界气压的压差在设定范围内。
3.根据权利要求1所述的氮封排氢系统，其特征在于，所述集气罐(3)与所述气体排出管道(06)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，艾宁，于健飞，马晓珊，
申请(专利权)人：北京绿钒新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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