[发明专利]一种钒电解液生产系统及生产方法

说明书

本发明涉及钒电解液技术领域，公开了一种钒电解液生产系统及生产方法，包括阳极储液罐、阴极储液罐、电解装置、负反馈装置和控制器，所述负反馈装置用于检测电解装置阴极出液口的钒平均价态实际值、并且将钒平均价态实际值与设定的钒平均价态预期值进行对比、得到偏差信号发送至控制器；所述控制器用于根据接收到的偏差信号、过电解装置的电解电源对电解装置的电流进行调节形成闭环控制；当所述偏差信号达到目标值以及电流变化趋向恒定时，所述钒电解液生产系统向外输送阴极液。本发明实现了电解过程中对阴极液钒平均价态的监测以及调整，能够减少泵的运行能耗，降低电解液的生产成本，阴极液可以直接输送至外界将热量及时导出。

技术领域

本发明涉及钒电解液技术领域，更具体地，涉及一种钒电解液生产系统及生产方法。

背景技术

钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分，其作为电池电化学反应的活性物质，承担着电能载体作用，钒电解液的性能直接影响储能系统的运行。

钒电池通常以钒平均价态为3.5价的钒电解液做为初始电解液，等体积加入钒电池正、负极，达到正负极充放电容量平衡的目的。现有的规模化钒电池电解液生产技术多以化学还原-电解法为主，主要是以五氧化二钒或硫酸氧钒晶体为原料，采用还原剂或低价态钒化合物，使钒平均价态逐步降低并溶于酸性溶液中，通过检测电解液的钒离子浓度与钒平均价态来确定电解时间，再通入电解装置阴极进行电解还原，最终得到钒平均价态3.5的初始电解液。

现有电解液生产技术主要有以下缺点：1)电解过程需要电解液在电解装置与储液罐之间循环流动，泵的能耗较大；2)电解过程中电解液温度会逐渐上升，可能对电解装置产生威胁，在规模化生产中需增加换热设备及时排放热量，增加了设备投资成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点，提供一种钒电解液生产系统。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种钒电解液生产系统，包括阳极储液罐、阴极储液罐、电解装置、负反馈装置和控制器，所述负反馈装置用于检测电解装置阴极出液口的钒平均价态实际值、并且将钒平均价态实际值与设定的钒平均价态预期值进行对比、得到偏差信号发送至控制器；所述控制器用于根据接收到的偏差信号、通过电解装置的电解电源对电解装置的电流进行调节形成闭环控制；当所述偏差信号达到目标值以及电流变化趋向恒定时，所述钒电解液生产系统向外输送阴极液。

在上述方案中，当电解装置的电流发生变化时，偏差信号相应地发生改变，此时负反馈装置再次将改变后的偏差信号发送至控制器从而形成闭环控制。当偏差信号达到目标值以及电流变化趋向恒定时，所述电解装置阴极出液口的钒平均价态无变化，并且达到设定的钒平均价态预期值，所述钒电解液生产系统向外输送阴极液，阴极液不再回流至阴极储液罐中。

进一步地，所述负反馈装置包括参比电池和比较器，所述参比电池安装在电解装置阴极出液口处，并且所述参比电池的正极为参比液，所述参比电池的负极液为电解装置阴极出液口的阴极液，使得阴极液的钒平均价态变化能够引起所述参比电池开路电压变化；所述比较器用于获取参比电池的开路电压预期值和开路电压实际值，并且将二者对比得到的偏差信号发送至控制器。

进一步地，所述控制器通过电解装置的电解电源对电解装置的电流进行调节包括：当偏差信号e＞0时，I_n＝I_n-1+ΔI，当偏差信号e＜0时，I_n＝I_n-1-ΔI；当偏差信号e＝0时，I_n＝I_n-1；其中，I为电解装置的电流，I₀为初始值，ΔI为电流增量，E₀为开路电压预期值，E₁为开路电压实际值，偏差信号e＝E₀-E₁。

进一步地，所述电解装置阴极出液口还连接有成品储液罐，并且所述电解装置与阴极储液罐、成品储液罐之间分别设有第一阀门和第二阀门。