CN106248879B - 一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，在储液罐上配置气体在线检测系统，当通入惰性气体驱赶储液罐内空气时，实时对罐内气体进行检测与分析，获取储液罐内气体组分信息，从而准确控制保护气体的用量；当电池运行过程中，实时检测储液罐内气体状态，若检测到氧气等电解液中离子敏感的气体成分时，及时通入惰性气体进行保护，保持电解液中离子综合价态平衡。本发明采用气体在线检测系统对全钒液流电池储液罐内的气体进行在线检测与分析，准确控制保护气用量，避免保护气浪费，从而降低全钒液流电池储能电站建设成本，并能更好地保护钒电池，提高电池运行效率，延长电池使用寿命，降低运维成本，提高储能电站运行经济性。

Description

一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法。
背景技术
全钒液流电池是一种新型大容量储能电池，具有能量转换效率高、运行安全、功率和容量可独立设计、使用寿命长、环境友好等优点，可作为电网抽水蓄能调峰储能装置的补充，在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。
全钒液流电池是将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。正极电解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，负极电解液是V(III)和V(II)硫酸溶液。在敞开式系统中，电解液中的空气敏感离子易被氧化，造成正、负极电解液钒离子综合价态升高，使电池充电容量下降，电池循环寿命缩短。
目前工程应用中通常采用高纯氮气进行保护，具体做法是在钒电池运行前直接向储液罐内通入氮气驱赶内部空气，采用监控气压的方法控制气体用量。但由于缺乏对气体的精细化控制，存在大量浪费保护气体的问题，而且在运行过程中可能存在氧气等气体析出，无法将其从储液罐中排除。为节约成本，M Skyllas-Kazacos等在电解液表面覆盖一层难溶于电解液的矿物油、菜油等液体，通过油封方法来隔绝空气，但过充时会造成矿物油的分解并粘附在离子交换膜上，造成膜的渗漏和损坏。也有人采用封闭式储液罐储存电解液，从而隔绝外界空气进入。但随着充放电过程的进行，产生的CO2、H2和O2等气体会随电解液的流动循环，聚集在储液罐上部气室内，将电解液中空气敏感离子氧化。而且采用密闭式储液罐，上部气室压力的不断升高会对罐体强度产生不利影响。专利CN 202996968U公开的一种钒电池电解液存储系统，采用气囊作为气压平衡装置，平衡正、负极储液罐间的气压差。但没有解决运行过程中产生气体对电解液中空气敏感离子的氧化问题。在实际工程应用，还是要采用惰性气体对储液罐中电解液进行保护，但要对气体用量更精细化控制，因此需要先进的气体在线检测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，采用气体在线检测系统对全钒液流电池储液罐内的气体进行检测与分析，准确控制保护气用量，避免保护气浪费，从而降低全钒液流电池储能电站建设成本，并能更好地保护钒电池，提高电池的运行效率，延长电池的使用寿命，降低储能电站检修运维成本，提高运行经济性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，在储液罐上配置气体在线检测系统，当通入惰性气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐内气体进行在线检测与分析，获取储液罐内气体组分信息，从而准确控制保护气体的用量；当电池运行过程中，实时检测储液罐内气体状态，若检测到电解液中离子敏感的气体组分(O2、CO2、H2等)时，及时通入惰性气体进行保护。
根据以上方案，所述气体在线检测系统包括气体检测仪和连接管，所述气体检测仪通过所述连接管与所述储液罐的均压阀或检修阀连通。
根据以上方案，所述气体检测仪内设有一台用于抽气的吸气泵(小型)，以便在负压状态下也能自动抽气进行检测。
根据以上方案，所述气体检测仪能对O2、H2、CO2、SO2中的任意一种或一种以上的组分进行检测，显示屏幕为能直观显示气体类型、浓度和单位的多参数LCD背光显示屏。
根据以上方案，所述惰性气体包括高纯氮气、氩气、氖气中的任意一种或一种以上的混合气。
根据以上方案，所述储液罐包括正极储液罐与负极储液罐，所述正极储液罐与负极储液罐上分别配置气体在线检测系统。
根据以上方案，所述惰性气体分别通过正极气体流量计或负极气体流量计控制通入所述正极储液罐或负极储液罐的气体流量。
本发明的有益效果是：
本发明通过采用气体在线检测系统，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时获取储液罐内气体状态信息，准确控制保护气体的用量，避免气体浪费，降低全钒液流电池储能电站的建设成本；在电池运行过程中，能在产生氧气等电解液中离子敏感气体成分时，及时通入惰性气体对电池进行保护，保持电解液中离子综合价态平衡，提高电池的运行效率，延长电池的使用寿命，降低检修运维成本，提高全钒液流电池储能电站的运行经济性。
附图说明
图1是本发明的设施结构示意图。
图中：1、惰性气体保护系统；2、正极储液罐；3、负极储液罐；4、正极气体流量计；5、正极进气阀；6、正极出气阀；7、正极检测阀；8、正极气体检测仪；9、负极气体流量计；10、负极进气阀；11、负极出气阀；12、负极检测阀；13、负极气体检测仪。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1，见图1：
本发明提供一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，在储液罐上配置气体在线检测系统，当通入惰性气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐内气体进行检测与分析，获取储液罐内气体组分信息，从而准确控制保护气体的用量；当电池运行过程中，实时检测储液罐内气体状态，若检测到电解液中离子敏感的气体组分时，及时通入惰性气体进行保护。
进一步地，所述气体在线检测系统包括气体检测仪和连接管，所述气体检测仪通过所述连接管与所述储液罐的均压阀或检修阀连通；所述气体检测仪内设有一台用于抽气的小型吸气泵，能对O2、H2、CO2、SO2中的任意一种或一种以上的组分进行检测，显示屏幕为能直观显示气体类型、浓度和单位的多参数LCD背光显示屏；所述惰性气体为高纯氮气；所述储液罐包括正极储液罐2与负极储液罐3，所述正极储液罐2与负极储液罐3上分别配置气体在线检测系统8、13，所述惰性气体分别通过正极气体流量计4或负极气体流量计9控制通入所述正极储液罐2或负极储液罐3的气体流量。
本发明的工作原理：在全钒液流电池工作前，关闭正极进气阀5、正极出气阀6和负极进气阀10、负极出气阀11，打开正极气体检测阀7、负极检测阀12，启动所述正极气体检测仪8、负极气体检测仪13，对所述正极储液罐2和负极储液罐3中气体成分和含量进行分析并做记录。然后关闭所述正极气体检测阀7、负极检测阀12，打开所述正极进气阀5、正极出气阀6和负极进气阀10、负极出气阀11，启动惰性气体保护系统1，对所述正极储液罐2和负极储液罐3中空气进行驱赶，通过所述正极气体流量计4和负极气体流量计9控制进入储液罐的气体流量。根据储液罐的规格大小和气体流量估算通入净化气的时间，通入相应时间净化气后，关闭所述正极进气阀5、正极出气阀6和负极进气阀10、负极出气阀11，打开所述正极检测阀7、负极检测阀12，启动所述正极气体检测仪8、负极气体检测仪13，对所述正极储液罐2和负极储液罐3中气体成分和含量进行分析，若无O2，则完成惰性气体保护步骤；若仍有O2存在，则重复上述步骤直至储液罐中O2全部排净。气体保护过程完成后，关闭所述正极进气阀5、正极出气阀6、正极检测阀7和负极进气阀10、负极出气阀11、负极检测阀12，即可启动全钒液流电池。在全钒液流电池运行过程中，可以打开所述正极检测阀7、负极检测阀12，启动所述正极气体检测仪8、负极气体检测仪13，对所述正极储液罐2和负极储液罐3中气体成分和含量进行实时检测分析，若储液罐内氧气含量升高，则启动所述惰性气体保护系统1进行储液罐内气体保护。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，其特征在于，在储液罐上配置气体在线检测系统，当通入惰性气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐内气体进行检测与分析，获取储液罐内气体组分信息，从而准确控制保护气体的用量；当电池运行过程中，实时检测储液罐内气体状态，若检测到电解液中离子敏感的气体组分时，及时通入惰性气体进行保护；
所述储液罐包括正极储液罐与负极储液罐，所述正极储液罐与负极储液罐上分别配置气体在线检测系统；所述惰性气体分别通过正极气体流量计或负极气体流量计控制通入所述正极储液罐或负极储液罐的气体流量。
2.根据权利要求1所述的用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，其特征在于，所述气体在线检测系统包括气体检测仪和连接管，所述气体检测仪通过所述连接管与所述储液罐的均压阀或检修阀连通。
3.根据权利要求2所述的用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，其特征在于，所述气体检测仪内设有一台用于抽气的吸气泵。
4.根据权利要求2所述的用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，其特征在于，所述气体检测仪能对O2、H2、CO2、SO2中一种以上的组分进行检测，显示屏幕为能直观显示气体类型、浓度和单位的多参数LCD背光显示屏。
5.根据权利要求1所述的用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测方法，其特征在于，所述惰性气体包括高纯氮气、氩气、氖气中的任意一种或一种以上的混合气。
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