CN110404446A - 一种钒电解液浓度标定装置以及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种钒电解液浓度标定装置以及标定方法。该钒电解液浓度标定装置包括定容罐、硫酸供应装置、供水装置以及液位测量装置，硫酸供应装置的出口与供水装置的出口均与定容罐连通，硫酸供应装置与供水装置均设置有称重器，液位测量装置设置于定容罐上。其能够够快速、精确地进行钒电解液的定容标定。该钒电解液浓度标定方法，其操作方便快捷，能够精确地对钒电解液进行定容标定。

Description

一种钒电解液浓度标定装置以及标定方法

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种钒电解液浓度标定装置以及标定方法。

背景技术

钒电解液是大规模储能钒液流电池的关键组件，在钒电解液的生产过程中，需对其进行定容标定，从而使其钒离子与硫酸根离子的浓度达到所需浓度，其钒离子浓度对钒电解液的性能具有极大的影响，因此定容标定的准确度将直接影响钒电解液作为钒电池组件的性能。而现有的标定装置，钒电解液标定的实际值与理论值差异较大。

鉴于此特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒电解液浓度标定装置，其能够快速、精确地进行钒电解液的定容标定。

本发明的另一目的在于提供一种钒电解液标定方法，该标定方法操作方便快捷，能够精确地对钒电解液进行定容标定。

本发明的实施例是这样实现的：

一种钒电解液浓度标定装置，其包括定容罐、硫酸供应装置、供水装置以及液位测量装置，硫酸供应装置的出口与供水装置的出口均与定容罐连通，硫酸供应装置与供水装置均设置有称重器，液位测量装置设置于定容罐上。

在本发明较佳的实施例中，钒电解液浓度标定装置还包括搅拌装置，搅拌装置竖直设置于定容罐内。

在本发明较佳的实施例中，硫酸供应装置包括硫酸供应罐，供水装置包括供水罐，硫酸供应罐与供水罐的底端均高于定容罐的顶端。

在本发明较佳的实施例中，硫酸供应罐与供水罐通过两根U形缓冲弯管分别与定容罐的顶端连通。

在本发明较佳的实施例中，U形缓冲弯管的输入端的安装高度高于输出端的安装高度。

在本发明较佳的实施例中，每根U形缓冲弯管上均设置有阀门。

在本发明较佳的实施例中，钒电解液浓度标定装置还包括取样装置，定容罐包括罐体和罐盖，取样装置用于从打开罐盖的罐体内取样。

一种钒电解液浓度标定方法，其使用上述任意一项的钒电解液浓度标定装置进行标定，包括如下步骤：

将钒电解液初始液加入定容罐，读取液位测量装置的读数并取样，分析钒电解液初始液中钒离子和硫酸根离子的浓度；

根据钒离子和硫酸根离子的浓度与目标浓度的差值，计算、称量所需硫酸和水的体积，分别通过硫酸供应装置和供水装置加入定容罐内与钒电解液初始液搅拌混合。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供了一种钒电解液浓度标定装置，其通过定容罐、硫酸供应装置、供水装置以及液位测量装置之间的连接配合，以及第一称重器与第二称重器的设置，达到了精确标定钒电解液的目的。

本发明还提供了一种钒电解液浓度标定方法，其操作简单快捷，通过步骤的限定，并通过使用上述钒电解液浓度标定装置，达到了精确标定钒电解液的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的钒电解液浓度标定装置的第一种示意图；

图2为本发明实施例提供的钒电解液浓度标定装置的第二种示意图；

图3为本发明实施例提供的钒电解液浓度标定装置包括的定容罐的示意图；

图4为本发明实施例提供的电解液浓度标定装置包括的搅拌装置的示意图；

图5为本发明实施例提供的电解液浓度标定装置包括的第三种示意图。

图标：1-钒电解液浓度标定装置；10-硫酸供应装置；101-硫酸供应罐；11-第一称重器；20-供水装置；201-供水罐；21-第二称重器；30-定容罐；31-罐盖；311-硫酸供应口；312-钒电解液加入口；313-供水口；32-罐体；321-出液口；40-液位测量装置；50-取样装置；60-分析装置；70-搅拌装置；71-电机；72-转轴；73-搅拌叶片；731-第一搅拌叶片；732-第二搅拌叶片；80-第一U形缓冲弯管；801-第一阀门；81-第二U形缓冲弯管；811-第二阀门；90-钒电解液储存罐；901-增压泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本发明实施例提供了一种钒电解液浓度标定装置1，其包括定容罐30、硫酸供应装置10、供水装置20以及液位测量装置40。

其中，硫酸供应装置10的出口与定容罐30连通，并且硫酸供应装置10上设置有第一称重器11，硫酸供应装置10用于提供标定所需添加的硫酸，其上设置的第一称重器11用于称量硫酸的质量，增加标定的精确度与可操作性。

供水装置20的出口也与定容罐30连通，其上设置有第二称重器21，供水装置20用于提供标定所需的水，第二称重器21用于控制水的加入量，增加标定的精确度与可操作性。

液位测量装置40设置于定容罐30上，用于测量加入定容罐30内的钒电解液的体积。

请参照图2，进一步地，该钒电解液浓度标定装置1还包括取样装置50，取样装置50用于从定容罐30内取样，继而进行接下来的成分分析。

进一步地，该钒电解液浓度标定装置1还包括分析装置60，分析装置60用于对取样装置50从定容罐30内取出的样本进行成分分析，分析钒离子、硫酸根离子的浓度，进而与目标值进行比较，计算并确定定容所需加入的硫酸和水的质量，继而通过上述硫酸供应装置10、供水装置20向定容罐30内供应所需的硫酸和水。

请参照图3，进一步地，定容罐30包括罐盖31和罐体32，罐盖31上设置有硫酸供应口311、钒电解液加入口312以及供水口313，钒电解液加入口312用于将所需标定的钒电解液加入定容罐30的罐体32内，硫酸供应口311和供水口313分别用于加入标定所需的硫酸和水。

需要说明的是，上述取样装置50用于从打开罐盖31的罐体32内配合取样。

进一步地，罐体32侧壁的底端设置有出液口321，标定完成的钒电解液即可通过出液口321排出定容罐30。

进一步地，罐体32的底端为斜面，其靠近出液口321的一端的安装高度低于远离出液口321的一端，标定完成的钒电解液能够顺着罐体32的底端的斜面逐渐流向出液口321处，继而方便、彻底的流出定容罐30。

进一步地，液位测量装置40设置于罐体32侧壁上，用于测量加入罐体32内的钒电解液的体积。需要说明的是，本实施例中液位测量装置40为液位计，其他实施例中可以自现有技术中选择任意一种测量液位的装置器械，只需能测量液位或液体体积即可。

进一步地，该钒电解液浓度标定装置1还包括搅拌装置70，其竖直设置于罐体32内，且其上端自罐盖31内伸出，该搅拌装置70用于将加入定容罐30内的硫酸、水以及钒电解液进行充分的混合。

请参照图4，进一步地，搅拌装置70包括电机71、转轴72以及多个搅拌叶片73，本实施例中以两个为例，分别为第一搅拌叶片731和第二搅拌叶片732，转轴72竖直设置于罐体32内，其上端自罐盖31内伸出，伸出端与电机71的输出端连接，第一搅拌叶片731和第二搅拌叶片732间隔套设于转轴72上，并均与转轴72固定连接。电机71用于为转轴72提供转动力使其转动，继而带动第一搅拌叶片731和第二搅拌叶片732转动，转动的第一搅拌叶片731和第二搅拌叶片732转动对罐体32内的液体进行搅拌，使其充分混合，由于第一搅拌叶片731和第二搅拌叶片732为间隔套设于转轴72上，因此能够对罐体32内的不同高度的液体进行搅拌，进一步提升钒电解液与硫酸和水的混合程度。

请参照图1、图5，进一步地，硫酸供应装置10包括硫酸供应罐101，第一称重器11设置于硫酸供应罐101底端，硫酸供应罐101用于装盛和提供硫酸；供水装置20包括供水罐201，第二称重器21设置于供水罐201的底端；硫酸供应罐101与供水罐201的出口均通过一条U形缓冲弯管与定容罐30连通。

进一步地，硫酸供应罐101与供水罐201的底端的设置高度均高于定容罐30的顶端的设置高度，进一步方便两者中的液体流入定容罐30内。

具体地，硫酸供应罐101的出口通过第一U形缓冲弯管80与罐盖31上设置的硫酸供应口311连通，第一U形缓冲弯管80靠近硫酸供应罐101的一端的设置高度高于其远离硫酸供应罐101的一端的设置高度，从而使第一U形缓冲弯管80的输入端和输出端具有高度差，在标定进行前，第一U形缓冲弯管80内事先贮存有硫酸，当硫酸供应罐101内的硫酸流入第一U形缓冲弯管80时，流入的硫酸会将贮存的硫酸推向定容罐30内，贮存的硫酸、尤其是U形部分贮存的硫酸，一方面能够为新加入的硫酸提供缓冲，防止硫酸流速过快造成的飞溅，另一方面，由于硫酸的流动性特点，其容易发生挂壁的现象，造成加入定容罐30的硫酸的质量减少的情况，而通过第一U形缓冲弯管80的设置，其内贮存的硫酸事先将第一U形缓冲弯管80填充，新加入的硫酸只需推动原有的硫酸流出即可，解决了硫酸挂壁造成的质量减少的情况；并且，第一U形缓冲弯管80的输入端和输出端具有的高度差能够进一步为第一U形缓冲弯管80内的硫酸的流动提供动力，使得新加入的硫酸能够顺利的将贮存的相同体积的硫酸推入定容罐30内。

具体地，供水罐201的出口通过第二U形缓冲弯管81与罐盖31上设置的供水口313连通，第二U形缓冲弯管81靠近供水罐201的一端的设置高度高于其远离供水罐201的一端的设置高度，从而使第二U形缓冲弯管81的输入端和输出端具有高度差，在标定进行前，第二U形缓冲弯管81内事先贮存有水，当供水罐201内的水流入第二U形缓冲弯管81时，流入的水会将贮存的水推向定容罐30内；通过第二U形缓冲弯管81的设置，进一步提升了加水量的精确度；并且，第二U形缓冲弯管81的输入端和输出端具有的高度差能够进一步为第二U形缓冲弯管81内的水的流动提供动力，使得新加入的水能够顺利的将贮存的相同体积的水推入定容罐30内。

需要说明的是，由于钒电解液的密度与硫酸和水的密度具有较大的差别，因此如若将硫酸或水直接注入钒电解液内，较大的密度差将会导致硫酸和水的实际加入量不准确，而分别通过第一U形缓冲弯管80和第二U形缓冲弯管81向定容罐30内加入硫酸和水，能够通过预先存液的U形部分有效地增加加入定容罐30内的硫酸和水的量的精却度，进一步提升标定的精确度。

进一步地，第一U形缓冲弯管80和第二U形缓冲弯管81分别设置有第一阀门801和第二阀门811，第一阀门801用于控制硫酸供应罐101的打开与关闭；第二阀门811用于控制供水罐201的打开与关闭。

请参照图5，进一步地，钒电解液浓度标定装置1还包括钒电解液储存罐90，钒电解液储存罐90的出口与定容罐30的罐盖31上设置的钒电解液加入口312连通。钒电解液储存罐90用于存放被标定的钒电解液，并将钒电解液加入定容罐30内。

进一步地，钒电解液储存罐90与钒电解液加入口312之间设置有增压泵901，增压泵901的输入端与钒电解液储存罐90的出口连通，其输出端与钒电解液加入口312连通，增压泵901能够使得钒电解液储存罐90中储存的钒电解液更快速方便地加入定容罐30内。

本发明实施例还提供了一种钒电解液浓度标定方法，其使用上述任意一种钒电解液浓度标定装置1进行标定于，包括如下步骤：

S1、将钒电解液初始液加入定容罐30内，读取液位测量装置40的读数并取样，分析钒电解液初始液中钒离子和硫酸根离子的浓度。液位测量装置40能够精确地测定加入定容罐30的钒电解液的体积，待取样后分析清楚钒离子和硫酸根离子的浓度，即可根据分析值和目标值计算差值。

需要说明的是，需向第一U形缓冲弯管80内事先充满硫酸；向第二U形缓冲弯管81内事先充满水。该步骤能够极大精确加入定容罐30内的硫酸和水的质量。

S2、根据钒离子和硫酸根离子的浓度与目标浓度的差值，计算、称量所需硫酸和水的体积，分别通过硫酸供应装置10和供水装置20加入定容罐30内与钒电解液初始液搅拌混合。第一称重器11和第二称重器21能够精确地控制加入定容罐30内的硫酸和水的质量。

S3、混合后再次取样、分析，并根据分析结果再次计算、称量并补加水和硫酸。该步骤能够进一步弥补误差，增加标定的精确度。

综上，本发明实施例提供了一种钒电解液浓度标定装置，其通过定容罐、硫酸供应装置、供水装置以及液位测量装置之间的连接配合，以及第一称重器与第二称重器的设置，达到了精确标定钒电解液的目的，通过设置第一U形缓冲弯管与第二U形缓冲弯管，进一步提升了钒电解液的标定精确度，减少因密度、压差造成的计量失误，使其大幅接近理论值。本发明实施例提供的钒电解液浓度标定方法，其操作简单快捷，通过步骤的限定，并通过使用上述钒电解液浓度标定装置，达到了精确标定钒电解液的目的。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钒电解液浓度标定装置，其特征在于，其包括定容罐、硫酸供应装置、供水装置以及液位测量装置，所述硫酸供应装置的出口与所述供水装置的出口均与所述定容罐连通，所述硫酸供应装置与所述供水装置均设置有称重器，所述液位测量装置设置于所述定容罐上。

2.根据权利要求1所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，所述钒电解液浓度标定装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置竖直设置于所述定容罐内。

3.根据权利要求1所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，所述硫酸供应装置包括硫酸供应罐，所述供水装置包括供水罐，所述硫酸供应罐与所述供水罐的底端均高于所述定容罐的顶端。

4.根据权利要求3所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，所述硫酸供应罐与所述供水罐通过两根U形缓冲弯管分别与所述定容罐的顶端连通。

5.根据权利要求4所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，所述U形缓冲弯管的输入端的安装高度高于输出端的安装高度。

6.根据权利要求4所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，每根所述U形缓冲弯管上均设置有阀门。

7.根据权利要求1所述的钒电解液浓度标定装置，其特征在于，所述钒电解液浓度标定装置还包括取样装置，所述定容罐包括罐体和罐盖，所述取样装置用于从打开所述罐盖的所述罐体内取样。

8.一种钒电解液浓度标定方法，其特征在于，其使用权利要求1-7中任意一项所述的钒电解液浓度标定装置进行标定，包括如下步骤：

将钒电解液初始液加入所述定容罐，读取液位测量装置的读数并取样，分析所述钒电解液初始液中钒离子和硫酸根离子的浓度；

根据所述钒离子和所述硫酸根离子的浓度与目标浓度的差值，计算、称量所需硫酸和水的体积，分别通过所述硫酸供应装置和所述供水装置加入所述定容罐内与所述钒电解液初始液搅拌混合。

9.根据权利要求8所述的钒电解液浓度标定方法，其特征在于，混合后再次取样、分析，并根据分析结果再次计算、称量并加入所述水和所述硫酸。

10.根据权利要求8所述的钒电解液浓度标定方法，其特征在于，向将所述硫酸供应装置与所述定容罐连通的U形缓冲弯管内事先充满所述硫酸；向将所述供水装置与所述定容罐连通的U形缓冲弯管内事先充满所述水。