CN206002504U - 一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，特指一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，包括惰性气体保护机构、正极储液罐与负极储液罐，惰性气体保护机构一侧连接于正极储液罐，惰性气体保护机构另一侧连接于负极储液罐，正极储液罐连接有正极气体检测机构，负极储液罐连接有负极气体检测机构。本实用新型采用这样的结构设置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐中气体进行检测与分析，获取储液罐中气体状态信息，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。
Description
技术领域
本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，特指一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置。
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，分别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折出，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 202996968 U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装置。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型提供了一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐中气体进行检测与分析，获取储液罐中气体状态信息，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，通过气体在线检测机构能实时检测储液罐中气体状态，在产生氧气等电解液中离子敏感气体时及时进行惰性气体保护，保持电解液中离子综合价态平衡，提高钒电池的运行效率，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。
为了实现上述目的，本实用新型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装置，包括惰性气体保护机构、正极储液罐与负极储液罐，惰性气体保护机构一侧连接于正极储液罐，惰性气体保护机构另一侧连接于负极储液罐，正极储液罐连接有正极气体检测机构，负极储液罐连接有负极气体检测机构。
进一步而言，所述正极气体检测机构包括正极气体检测仪，正极气体检测仪通过正极连接管连接于正极储液罐的均压阀或检修阀上，负极气体检测机构包括负极气体检测仪，负极气体检测仪通过负极连接管连接于负极储液罐的均压阀或检修阀上。
进一步而言，所述正极气体检测仪与负极气体检测仪分别内置有小型吸气泵，正极气体检测仪与负极气体检测仪分别外置有多参数LED背光显示屏幕。
进一步而言，所述正极储液罐上设有正极进气阀与正极出气阀，负极储液罐上设有负极进气阀与负极出气阀，惰性气体保护机构一侧通过正极气体流量计连接于正极进气阀，惰性气体保护机构另一侧通过负极气体流量计连接于负极进气阀。
进一步而言，所述惰性气体保护机构采用高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气或高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气的混合气体。
本实用新型有益效果：
本实用新型采用这样的结构设置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐中气体进行检测与分析，获取储液罐中气体状态信息，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，通过气体在线检测机构能实时检测储液罐中气体状态，在产生氧气等电解液中离子敏感气体时及时进行惰性气体保护，保持电解液中离子综合价态平衡，提高钒电池的运行效率，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是本实用新型整体结构图。
1.惰性气体保护机构；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.正极气体检测仪；8.正极连接管；9.负极气体流量计；10.负极进气阀；11.负极出气阀；12.负极气体检测仪；13.负极连接管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
如图1所示，本实用新型所述一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，包括惰性气体保护机构1、正极储液罐2与负极储液罐3，惰性气体保护机构1一侧连接于正极储液罐2，惰性气体保护机构1另一侧连接于负极储液罐3，正极储液罐2连接有正极气体检测机构，负极储液罐3连接有负极气体检测机构。以上所述构成本实用新型基本结构。
本实用新型采用这样的结构设置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体1驱赶储液罐内空气的过程中，实时对罐中气体进行检测与分析，获取储液罐中气体状态信息，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，通过气体在线检测机构能实时检测储液罐中气体状态，在产生氧气等电解液中离子敏感气体时及时进行惰性气体保护，保持电解液中离子综合价态平衡，提高钒电池的运行效率，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。
更具体而言，所述正极气体检测机构包括正极气体检测仪7，正极气体检测仪7通过正极连接管8连接于正极储液罐2的均压阀或检修阀上，负极气体检测机构包括负极气体检测仪12，负极气体检测仪12通过负极连接管13连接于负极储液罐3的均压阀或检修阀上。采用这样的结构设置，只要打开均压阀或检修阀的阀门就能对储液罐中气体进行分析检测。
更具体而言，所述正极气体检测仪7与负极气体检测仪12分别内置有小型吸气泵，正极气体检测仪7与负极气体检测仪12分别外置有多参数LED背光显示屏幕。采用这样的结构设置，在负压状态下也能自动抽气进行检测，同时正极气体检测仪7与负极气体检测仪12能对O2、H2、CO2和SO2在内的一种或多种气体进行检测，屏幕采用多参数LCD背光显示，能直观显示气体类型、浓度和单位。
更具体而言，所述正极储液罐2上设有正极进气阀5与正极出气阀6，负极储液罐3上设有负极进气阀10与负极出气阀11，惰性气体保护机构1一侧通过正极气体流量计4连接于正极进气阀5，惰性气体保护机构1另一侧通过负极气体流量计9连接于负极进气阀10。采用这样的结构设置，惰性气体保护机构1一侧通过正极气体流量计4向正极储液罐2的正极进气阀5进行充气，另一侧通过负极气体流量计9向负极储液罐3的负极进气阀10地行充气，起到驱赶储液罐内空气的目的。
更具体而言，所述惰性气体保护机构1采用高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气或高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气的混合气体。
本实用新型工作流程：在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，打开储液罐均压阀或检修阀，启动正极气体检测仪7、负极气体检测仪12，对正极储液罐2和负极储液罐3中气体成分和含量进行分析并做记录。然后关闭储液罐均压阀或检修阀，打开正极进气阀5、正极出气阀6和负极进气阀10、负极出气阀11，启动惰性气体系统1，对正极储液罐2和负极储液罐3中空气进行驱赶，通过正极气体流量计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，打开储液罐均压阀或检修阀，启动正极气体检测仪7、负极气体检测仪12，对正极储液罐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，关闭正极进气阀5、正极出气阀6、负极出气阀11、负极检测阀12及储液罐均压阀或检修阀，即可启动全钒液流电池。在全钒液流电池运行过程中，可以打开储液罐均压阀或检修阀，启动正极气体检测仪7、负极气体检测仪12，对正极储液罐2和负极储液罐3中气体成分和含量进行实时检测分析，若罐内氧气含量升高，则启动惰性气体保护系统进行储液罐内气体保护。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (5)
1.一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，其特征在于：包括惰性气体保护机构(1)、正极储液罐(2)与负极储液罐(3)，所述惰性气体保护机构(1)一侧连接于正极储液罐(2)，所述惰性气体保护机构(1)另一侧连接于负极储液罐(3)，所述正极储液罐(2)连接有正极气体检测机构，所述负极储液罐(3)连接有负极气体检测机构。
2.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，其特征在于，所述正极气体检测机构包括正极气体检测仪(7)，所述正极气体检测仪(7)通过正极连接管(8)连接于正极储液罐(2)的均压阀或检修阀上，所述负极气体检测机构包括负极气体检测仪(12)，所述负极气体检测仪(12)通过负极连接管(13)连接于负极储液罐(3)的均压阀或检修阀上。
3.根据权利要求2所述的一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，其特征在于，所述正极气体检测仪(7)与负极气体检测仪(12)分别内置有小型吸气泵，所述正极气体检测仪(7)与负极气体检测仪(12)分别外置有多参数LED背光显示屏幕。
4.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，其特征在于，所述正极储液罐(2)上设有正极进气阀(5)与正极出气阀(6)，所述负极储液罐(3)上设有负极进气阀(10)与负极出气阀(11)，所述惰性气体保护机构(1)一侧通过正极气体流量计(4)连接于正极进气阀(5)，所述惰性气体保护机构(1)另一侧通过负极气体流量计(9)连接于负极进气阀(10)。
5.根据权利要求4所述的一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，其特征在于，所述惰性气体保护机构(1)采用高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气或高纯氮气、高纯氩气、高纯氖气的混合气体。
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| CN110048147A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-07-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种具备混液功能的全钒液流电池管路系统 |
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2016
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| CN110048147B (zh) * | 2019-03-18 | 2021-11-05 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种具备混液功能的全钒液流电池管路系统 |
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