[实用新型]一种可在线均衡电解液价态的全钒液流电池装置

说明书

本实用新型公开了一种可在线均衡电解液价态的全钒液流电池装置，包括全钒液流电池电堆、正极电解液储罐、负极电解液储罐和电解液还原槽；正极电解液储罐、正极电解液循环泵、全钒液流电池电堆的正极和正极电解液循环阀门V1依次通过管路连接形成正极电解液循环回路；负极电解液储罐、负极电解液循环泵、全钒液流电池电堆的负极和负极电解液循环阀门V2依次通过管路连接形成负极电解液循环回路；电解液还原槽与正极电解液循环阀门V1并联，且其正极电解液进口端设有正极电解液还原槽阀门V5。本实用新型的全钒液流电池装置，可以实时对价态失衡的电解液进行价态调整，并且装置简单、能耗低，保证调整过程中全钒液流电池装置仍然能够正常充放电运行。

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，尤其涉及一种可在线均衡电解液价态的全钒液流电池装置。

背景技术

液流电池是目前发展势头强劲的绿色环保储能电池之一，具有大功率、长寿命、可深度大电流密度充放电等明显优势，已成为电池体系中主要的商用化发展方向之一，在风电、光伏发电、电网调峰等领域有着极其广阔的应用前景。

随着钒电池的充放电，由于钒离子跨膜迁移以及各种副反应(析氢、析氧以及气密性差导致的低价态钒离子被空气氧化)，将出现正负极电解液钒离子总量不平衡、正负极混合价态偏离(理想充放电情况下正负极电解液混合价态为3.5 价)等问题，导致电池容量衰减，极大地影响了电池的综合性能，降低了钒电池的循环使用寿命。同时在电池的运行过程中，常伴随着水的定向跨膜迁移，导致正负极电解液体积失衡，严重影响了电池性能，甚至对装置造成威胁。当电解液中钒离子的浓度和价态不相匹配、电解液的利用率达不到设计时的要求时，更换新的钒电解液会使得全钒液流电池的运行成本升高。这个问题以正极侧尤为严重，如果能合理解决，对液流电池的容量保持及装置寿命的延长都有着重要意义。

现有技术主要通过电解和添加还原剂两种方法解决以上问题，(1)电解方法是通过强制对流，将电解液泵入电解槽进行电解，以达到价态恢复的目的；(2) 化学方法是通过在价态失衡电解液中加入还原剂或者氧化剂，调节电解液中钒离子的价态，实现对价态失衡电解液的再利用。

目前的化学方法中在全钒液流电池管路装置中加入电解液还原槽，实现电解液的价态均衡，但在实现时都需要停止电池的运行，对两极的电解液进行混合后，引入电解液还原槽中进行，无法保证电池的长期连续运行，虽然形式上是在线均衡电解液价态，但实际上仍属于离线的方法；电解过程需要外部供能，增加了全钒液流电池装置的能耗，变相地降低了装置的能量效率。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中的上述问题提出一种可在线均衡电解液价态的全钒液流电池装置，可以实时对价态失衡的电解液进行价态调整，并且装置简单、能耗低、保证调整过程中全钒液流电池装置仍然能够正常充放电运行。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种可在线均衡电解液价态的全钒液流电池装置，包括全钒液流电池电堆、正极电解液储罐、负极电解液储罐和电解液还原槽；所述正极电解液储罐、正极电解液循环泵、所述全钒液流电池电堆的正极和正极电解液循环阀门V1依次通过管路连接形成正极电解液循环回路；所述负极电解液储罐、负极电解液循环泵、所述全钒液流电池电堆的负极和负极电解液循环阀门V2依次通过管路连接形成负极电解液循环回路；所述电解液还原槽与所述正极电解液循环阀门V1 并联，且其正极电解液进口端设有正极电解液还原槽阀门V5。

进一步地，所述正极电解液储罐和负极电解液储罐之间还设有第一正负极电解液体积均衡管路。

进一步优选地，所述第一正负极电解液体积均衡管路上设有第一正负极电解液体积均衡阀门V3。

进一步地，所述正极电解液储罐和所述负极电解液储罐之间还设有第二正负极电解液体积均衡管路。

进一步优选地，所述第二正负极电解液体积均衡管路上设有第二正负极电解液体积均衡阀门V4。