钒电池电解液储存系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种钒电池电解液储存系统。该储存系统包括正极电解液储液罐和负极电解液储液罐，还包括气压平衡装置，其中气压平衡装置与负极电解液储液罐连通，通过气压平衡装置与负极电解液储液罐之间的气体流动使正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压相等。该电解液储存系统同时保证了负极电解液储液罐中储存的电解液中的V2+不被空气氧化，解决了由于质子交换膜之间水的迁移而导致的储液罐液面的波动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及全钒液流电池
，具体而言，涉及一种钒电池电解液储存系统。
技术介绍
全钒氧化还原液流电池(VRB)，简称钒电池，是一种环境友好的新型储能系统和高效的能量转化装置，具有规模大、寿命长、成本低、效率高的特点。钒电池可以作为发电系统中的大规模电能储存和高效转换设备，用于电网的削峰填谷和平衡负荷，起到提高电能供给质量及稳定电站运行的作用。钒电池分别以钒离子V5+/V4+和V3+/V2+作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在充电过程中，正极电解液中的氢离子通过质子交换膜扩散到负极电解液中。在氢离子扩散的过程中，会存在水的迁移，最终造成两侧储液罐的液位偏离初始状态，通常情况下负极电解液损失的水量等于正极电解液增加的水量。在放电过程中，同样也存在着水从负极电解液中迁移至正极电解液的情况。同时，负极电解液中V2+离子还原性强，容易被空气中的氧气氧化成V3+，从而造成钒电池充放电容量减少，能量效率下降。为了解决上述的问题，有人提出了一种薄膜式全钒液流电池负极电解液储液罐的设计方法，通过将柔性薄膜夹装在储液罐罐体和罐盖之间来隔绝空气和电解液，薄膜也可以随着电解液液面的波动而上下波动。这种方法虽然可以解决一些问题，然而用于储液罐的耐酸耐氧化的柔性薄膜的结构比较复杂，增加了成本。一些国内外的学者采用密闭式储液罐或者通惰性气体或者加入比电解液密度小且难溶于电解液的油类物质形成油封等措施，以解决储液罐中电解液不断减少及负极电解液容易被氧化的问题。然而这些措施并不能很好解决由于水迁移及V2+易被空气氧化而带来的实际工作中的问题，具体分析如下:将储液罐做成密闭式可以彻底隔绝外界空气的进入，然而随着水迁移的进行，在正负极电解液的储液罐之间必定会形成压差，从而导致质子交换膜两侧形成压差，随着充放电的进行，这种往复变化的压差一旦超过一定限度就可能会导致质子交换膜的损坏。另夕卜，全密闭的储液罐也不方便换液和加液等实际操作。通过持续向两个储液罐中通入惰性气体，确实可以有效阻断空气与电解液的接触，但是惰性气体的持续通入必定造成钒电池运行系统的成本增加。加入油类形成油封，同样也可以阻断空气与电解液的接触，然而钒电池在过充时，油类会分解，分解的油类同小的油滴会随着电解液的循环而带入电池堆，污染电池堆的碳毡及质子交换膜等核心部分，而影响系统效率
技术实现思路
本技术旨在提供一种钒电池电解液储存系统，可以自动平衡工作过程中由于水迁移导致的正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压差。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种钒电池电解液储存系统，包括正极电解液储液罐和负极电解液储液罐，还包括气压平衡装置，其中气压平衡装置与负极电解液储液罐连通，通过气压平衡装置与负极电解液储液罐之间的气体流动使正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压相等。进一步地，气压平衡装置的第一端与正极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通，气压平衡装置的第二端与负极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通。进一步地，气压平衡装置为连通器。进一步地，气压平衡装置为气囊，气囊与负极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通，正极电解液储液罐与大气连通。进一步地，气压平衡装置为气囊，气囊为两个，两个气囊分别与正极电解液储液罐内的电解液的上部空间以及负极电解液储液罐内的电解液的上部空间相连通。进一步地，气囊分别设置在正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐的内部。进一步地，正极电解液储液罐和负极电解液储液罐的下部呈锥形。进一步地，正极电解液储液罐和负极电解液储液罐的下端具有压力传感器接口和/或温度传感器接口。进一步地，还包括沿正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐纵向设置的液位观测装置。进一步地，正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐的上端还设有搅拌口。本技术提供的钒电池电解液储存系统，具有与负极电解液储液罐连通的气压平衡装置，通过气压平衡装置与负极电解液储液罐之间的气体流动从而保证了在钒电池工作过程中正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压相等或近似相等。该电解液储存系统同时保证了负极电解液储液罐中储存的电解液中的V2+不被空气氧化，解决了由于质子交换膜之间水的迁移而导致的储液罐液面的波动。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1示出了根据本技术一种典型实施例的钒电池电解液储存系统的结构示意图；以及图2示出了根据本技术另一种典型实施例的钒电池电解液储存系统中的负极电解液储液罐的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。如图1和图2所示,钒电池电解液储存系统包括正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20，还包括气压平衡装置30。其中气压平衡装置30与负极电解液储液罐20连通，通过气压平衡装置30与负极电解液储液罐20之间的气体流动使正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20之间的气压相等。通过设置与负极电解液储液罐连通的气压平衡装置，通过气压平衡装置与负极电解液储液罐之间的气体流动从而保证了在钒电池工作过程中正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20之间的气压相等和平衡。该电解液储存系统同时保证了负极电解液储液罐20中储存的电解液中的V2+不被空气氧化，同时可以适应由于质子交换膜之间水的迁移而导致的储液罐液面的波动。根据本技术的一种典型实施例，气压平衡装置30的第一端与正极电解液储液罐10内的电解液上部空间相连通，气压平衡装置30的第二端与负极电解液储液罐20内的电解液上部空间相连通。优选地，如图1所示，气压平衡装置30为连通器。连通器的两端分别设置在正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20的上端。优选地，在正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20的顶端还设置有连通接口，通过连通接口与连通器与正、负极电解液储液罐连接。由于正极电解液储液罐10中的电解液增加量(减少量)等于负极电解液储液罐20中的电解液减少量(增加量)，所以在密闭的正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20的体系中，正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20上部的气体通过连通器在储液罐之间迁移流动，进而解决了密闭储液罐体系液面波动造成的不良影响。优选地，正极电解液储液罐10的顶端还设置有惰性气体进口 80，惰性气体通过连通器从正极电解液储液罐10流入到负极电解液储液罐20中，再通过设置在负极电解液储液罐20顶端的惰性气体出口 90逸出。在惰性气体进入正极电解液储液罐10前的管道上以及惰性气体逸出负极电解液储液罐20后的管道上分别设置有阀门，正极电解液储液罐10的惰性气体出口连通负极电解液储液罐20的惰性气体进口。当正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20中的电解液的上部空间充满惰性气体之后，将惰性气体进口 80和惰性气体出口 90前的阀门均关闭，此时正极电解液储液罐10和负极电解液储液罐20形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钒电池电解液储存系统，包括正极电解液储液罐（10）和负极电解液储液罐（20），其特征在于，还包括气压平衡装置（30），所述气压平衡装置（30）与所述负极电解液储液罐（20）连通，通过所述气压平衡装置（30）与所述负极电解液储液罐（20）之间的气体流动使所述正极电解液储液罐（10）和所述负极电解液储液罐（20）之间的气压相等。

【技术特征摘要】
1.一种钒电池电解液储存系统，包括正极电解液储液罐(10)和负极电解液储液罐(20)，其特征在于，还包括气压平衡装置(30)，所述气压平衡装置(30)与所述负极电解液储液罐(20)连通，通过所述气压平衡装置(30)与所述负极电解液储液罐(20)之间的气体流动使所述正极电解液储液罐(10)和所述负极电解液储液罐(20)之间的气压相等。2.根据权利要求1所述的储存系统，其特征在于，所述气压平衡装置(30)的第一端与所述正极电解液储液罐(10)内的电解液上部空间相连通，所述气压平衡装置(30)的第二端与所述负极电解液储液罐(20)内的电解液上部空间相连通。3.根据权利要求2所述的储存系统，其特征在于，所述气压平衡装置(30)为连通器。4.根据权利要求1所述的储存系统，其特征在于，所述气压平衡装置(30)为气囊，所述气囊与所述负极电解液储液罐(20)内的电解液上部空间相连通，所述正极电解液储液罐(10)与大气连通。5.根据权利要求1所述的储存系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海玉，雷姣，高艳，殷聪，方源，汤浩，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：