[发明专利]一种用于实时监测全钒液流电池电解液浓度的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于实时监测全钒液流电池电解液浓度的方法及系统，其包括：获取采样数据，即通过SOC检测装置对不同浓度的正负极电解液相对于参比溶液的电位参数进行采样，同时对正极电解液总体积、负极电解液总体积进行采集；通过采样数据拟合出正/负极电解液电位经验公式；建立电解液浓度监测数据库，所述数据库包括正/负极电解液电位经验公式、钒总物质量守恒公式以及可选公式/不等式中的至少一个公式或者不等式确定待测正/负极电解液中各个价态钒离子浓度。本发明能够实时监测全钒液流电池系统中正/负极钒离子浓度，为制定系统控制策略提供准确及时的数据支持。

技术领域

本发明涉及液流电池技术，具体地说是一种用于实时监测全钒液流电池电解液浓度的方法及系统。

背景技术

现有技术中的液流电池电解液浓度的在线监测方法存在如下问题：

1.采用电位滴定法或分光光度法分析电解液的组成及状态虽然可获得较为准确的结果，但其最大的问题是无法在现场时时监测电解液的状态，需要将溶液取出后再进行测量，也就是说上述方法均为离线采样分析，无法或难以实现在线分析；

2.方程联立方法，如CN201510724523通过电解液折射率、标准能斯特方程及总钒守恒、正电荷守恒等方程联立解出各种离子浓度，但使用能斯特方程并不能准确的计算各种离子的浓度，方程内变量均为各种离子的活度；

综上可知，现有的液流电池电解液浓度状态的在线监测方法均一定的弊端，不能满足实时监测液流电池电解液状态的使用需求。

发明内容

鉴于现有技术存在的弊端，本发明一方面提供了用于实时监测全钒液流电池电解液浓度的方法，以有效解决背景技术中所提及的技术问题。

一种用于实时监测全钒液流电池电解液浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取采样数据，即通过SOC检测装置对不同浓度的正负极电解液相对于参比溶液的电位参数进行采样，同时对正极电解液总体积、负极电解液总体积进行采集；所述SOC检测装置包括端板、第一双极板、正/负极电解液检测腔、离子交换膜、分别与所述正/负极电解液检测腔相连通的正极电解液进出口管路与负极电解液进出口管路，多个开设有第一通孔的绝缘板、参比检测腔以及置于所述参比检测腔作为电位测试电极的第二双极板，其中，所述绝缘板被分别设置于所述离子交换膜两侧以间隔参比检测腔与正/负极电解液检测腔；所述参比检测腔内充有参比溶液；

S2、通过采样数据拟合出正/负极电解液电位经验公式；

其中，所述正极电解液电位经验公式为

所述负极电解液电位经验公式为

式中，E_正、E_负分别为正、负极电解液电位，单位mV；分别为2价、3价、4价、5价钒离子浓度；A_正为正极电位经验公式常数项；B_正为正极电位经验公式4价钒离子系数；C_正为正极电位经验公式5价钒离子系数；A_负为负极电位经验公式常数项；B_负为负极电位经验公式2价钒离子系数；C_负为负极电位经验公式3价钒离子系数；

S3、建立电解液浓度监测数据库并确定待测正/负极电解液中各个价态钒离子浓度，所述电解液浓度监测数据库包括正/负极电解液电位经验公式、钒总物质量守恒公式以及可选公式/不等式中的至少一个公式或者不等式以确定待测正/负极电解液中各个价态钒离子浓度，所述可选公式/不等式包括系统平均价态公式、正极钒总量守恒公式、负极钒总量守恒公式、正极钒浓度区间不等式以及负极钒浓度区间不等式；

其中，所述钒总物质量守恒公式为