CN105655619A - 一种液流电池容量的自动恢复装置 - Google Patents

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孙佳伟
张华民
李先锋
刘涛
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Abstract

本发明涉及一种液流电池容量的自动恢复装置，液流电池包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、液流电池单元，正极电解液储罐与液流电池单元的正极进口和出口相连，负极电解液储罐与液流电池单元的负极进口和出口相连；还包括有还原恢复剂储罐和氧化恢复剂储罐中的一种或二种，解决现有液流电池容量衰减、需要人工主动调节等问题。本发明通过按设定流量向电解液储罐中自动加入恢复剂，能够实现液流电池容量的自动恢复，显著提高电解液的利用率，降低液流电池和人工的成本。

Description

一种液流电池容量的自动恢复装置
技术领域
本发明涉及液流电池应用及能量恢复领域，特别是涉及一种液流电池容量的自动恢复装置。
背景技术
随着经济的发展，传统能源已不能满足人类发展的需要，可再生能源越来越受到各国的重视。由于太阳能、风能等可再生能源的不稳定性，要想大规模开发利用，必须研究开发出大规模储能，使可再生能源能够为人类所用。在各种储能体系中，液流电池由于其充放电响应速度快、电池结构简单、容量大且可调节、无固相反应、价格便宜、寿命长、环境友好等特点，在能源存储方面尤其是再生能源的固定存储具有突出的优势，得到快速发展。
全钒液流电池是液流电池的一个重要组成部分，其正负极电解质溶液中分别含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)钒化合物的溶液，它不仅是能量存储的活性物质，更是全钒液流电池储能及能量转化的核心。全钒液流电池在充放电过程中发生如下反应：
正极:VO2++H2O→VO2 ++2H++e
负极:V3++e→V2+
由于钒离子的互串及副反应的不断发生，电池长期运行后，负极电解液中的钒离子可能主要为V2+，正极电解液中的钒离子主要为VO2+，或者负极电解液中的钒离子可能主要为V3+，正极电解液中的钒离子主要为VO2 +，导致正负极中电解液价态失衡，电池容量衰减明显。
向电解液中添加容量恢复剂，能够有效解决容量衰减的问题，但是由于容量衰减是一个长期问题，需要人工定期向电解液中添加容量恢复剂，将耗费大量的人力成本。
发明内容：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种液流电池容量的自动恢复装置及其应用，包括电解液储罐、自动添加装置，其特征在于自动添加装置包括恢复剂储罐、驱动装置、流量控制装置。能够将容量恢复剂按设定步骤自动加入电解液储罐中，实现液流电池容量的自动恢复，解决容量衰减的问题，实现电池的长期运行和电解液的高效利用。
本发明的技术方案为：
本发明提供一种液流电池容量的自动恢复装置，液流电池包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、液流电池单元，正极电解液储罐与液流电池单元的正极进口和出口相连，负极电解液储罐与液流电池单元的负极进口和出口相连；还包括有还原恢复剂储罐和氧化恢复剂储罐中的一种或二种，还原恢复剂储罐经流量控制装置通过管路与正极电解液储罐相连，还原恢复剂储罐中的还原恢复剂经管路流入正极电解液储罐中；氧化恢复剂储罐经流量控制装置通过管路与正极电解液储罐相连，氧化恢复剂储罐中的氧化恢复剂经管路流入正极电解液储罐中。
所述的自动恢复装置能够将恢复剂按流量控制装置设定流量自动连续地或间歇地添加到电解液储罐中。
所述的自动恢复装置中，流量控制装置为流量控制器或气体质量流量计或液体质量流量计。
所述的自动恢复装置中，还原恢复剂为质量浓度0.01mol/L-20mol/L的溶液中的一种或二种以上；氧化恢复剂为质量浓度0.01mol/L-20mol/L的溶液或含氧气的气体中的一种或二种以上。
所述的自动恢复装置中，于还原恢复剂储罐与正极电解液储罐相连管路上可设有驱动装置，将还原恢复剂驱动至电解液储罐中；于氧化恢复剂储罐与负极电解液储罐相连管路上可设有驱动装置，将氧化恢复剂驱动至电解液储罐中。
所述的自动恢复装置中，所述驱动装置为泵，但不局限于泵。
本发明的优点：
本发明提供的液流电池容量的自动恢复装置，能够有效解决电池容量衰减后的恢复问题，操作过程简单，无需人工干预，能够实现电池的长期运行和电解液的高效利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，其中
1为还原恢复剂储罐
2为驱动装置
3为流量控制装置
4为正极电解液储罐
5为驱动泵
6为液流电池单元
7为氧化恢复剂储罐
8为驱动装置
9为流量控制装置
10为负极电解液储罐。
具体实施方式:
实施例1
以正常使用的全钒液流电池为对象，其中正负极电解液储罐中的电解液各100L，经测试得，正极五价钒的累积速率为0.28mol/h，将容量自动恢复装置连接到正极电解液储罐中，将容量恢复剂丙三醇加入还原恢复剂储罐中，调节流量控制器使得丙三醇的加入速率为1.5mL/h，经500h后，容量保持率提升85％。
实施例2
以正常使用的全钒液流电池为对象，其中正负极电解液储罐中的电解液各500L，经测试得，正极五价钒的累积速率为1.4mol/h，将容量自动恢复装置连接到正极电解液储罐中，将容量恢复剂丙三醇加入还原恢复剂储罐中，调节流量控制器使得丙三醇的加入速率为8mL/h，经1000h后，容量保持率提升80％。
实施例3
以正常使用的全钒液流电池为对象，其中正负极储罐中的电解液各50L，经测试得，负极二价钒的累积速率为0.1mol/h，将容量自动恢复装置连接到负极储罐中，将容量恢复剂5mol/L的高锰酸钾溶液加入氧化恢复剂储罐中，调节流量控制装置使得高锰酸钾溶液的滴加速率为10mL/h，经100h后，容量保持率提升82％。
实施例4
以正常使用的全钒液流电池为对象，其中正负极储罐中的电解液各50L，经测试得，负极二价钒的累积速率为0.1mol/h，将容量自动恢复装置连接到负极储罐中，将容量恢复剂压缩空气接入氧化恢复剂储罐中，调节气体质量流量计使得压缩空气的加入速率为0.8L/h，经100循环后，容量保持率提升80％。

Claims (7)

1.一种液流电池容量的自动恢复装置，液流电池包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、液流电池单元，正极电解液储罐与液流电池单元的正极进口和出口相连，负极电解液储罐与液流电池单元的负极进口和出口相连；其特征在于：还包括有还原恢复剂储罐和氧化恢复剂储罐中的一种或二种；
还原恢复剂储罐经流量控制装置通过管路与正极电解液储罐相连，还原恢复剂储罐中的还原恢复剂经管路流入正极电解液储罐中；
氧化恢复剂储罐经流量控制装置通过管路与正极电解液储罐相连，氧化恢复剂储罐中的氧化恢复剂经管路流入正极电解液储罐中。
2.根据权利要求1所述的自动恢复装置，其特征在于：自动恢复装置能够将恢复剂按流量控制装置设定流量自动连续地或间歇地添加到电解液储罐中。
3.根据权利要求1所述的自动恢复装置，其特征在于：流量控制装置为流量控制器或气体质量流量计或液体质量流量计。
4.根据权利要求1所述的自动恢复装置，其特征在于：还原恢复剂为质量浓度0.01mol/L-20mol/L的溶液中的一种或二种以上；
氧化恢复剂为质量浓度0.01mol/L-20mol/L的溶液或含氧气的气体中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的自动恢复装置，其特征在于：于还原恢复剂储罐与正极电解液储罐相连管路上可设有驱动装置，将还原恢复剂驱动至电解液储罐中。
6.根据权利要求1所述的自动恢复装置，其特征在于：于氧化恢复剂储罐与负极电解液储罐相连管路上可设有驱动装置，将氧化恢复剂驱动至电解液储罐中。
7.根据权利要求5或6所述的自动恢复装置，其特征在于：所述驱动装置可为泵。
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