CN220271120U - 质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，包括供料单元、反应单元、控制单元和测试单元；所述反应单元包括反应池，所述反应池内分为左腔和右腔，所述左腔和油右腔之间设有待测质子交换膜；所述供料单元通过控制单元与反应单元连接，供料单元分别向左腔和右腔输送反应溶液；所述测试单元包括测试台，所述测试台与自动测试探头连接，所述测试台通过控制程序间隔时间控制自动测试探头伸入右腔测试钒离子的浓度。通过上述方式，本实用新型质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，能够自动化程度度高，操作方便，减小或消除测试误差，提高测量精度，准确测量钒(Ⅳ)离子渗透率，减少人力成本。
Description
技术领域
本实用新型钒电池领域，特别是涉及一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备。
背景技术
质子交换膜是钒液流电池的核心材料之一。质子交换膜在钒液流电池中不仅是电解质中离子导电的传输通道，同时也起着隔离正负极，防止电池短路的作用。因此质子交换膜在很大程度上起着决定钒液流电池的库能效率、能量效率、寿命等。一种良好的质子交换膜需要具备良好的拉伸性能、化学稳定性、低钒离子渗透性以及低成本。
其中，钒离子渗透性是评价隔膜性能的重要因素之一，因为全钒液流电池中正负半电池电解液中不同价态的钒离子相互扩散，交叉污染所引起的自放电是电池能量损失的主要原因。
专利CN201210330947.X公开了一种质子交换膜钒四价钒离子渗透率的测试方法和装置。该方法需要人工加入反应液和采样，再利用紫外分光光度计测试。该钒离子的渗透测试所需时间较长，人力成本高。因此高集成自动化的在线测试钒离子渗透率的设备是非常有必要的。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，能够自动化程度度高，操作方便，减小或消除测试误差，提高测量精度，准确测量钒(Ⅳ)离子渗透率，减少人力成本。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，包括供料单元、反应单元、控制单元和测试单元；所述反应单元包括反应池，所述反应池内分为左腔和右腔，所述左腔和油右腔之间设有待测质子交换膜；所述供料单元通过控制单元与反应单元连接，供料单元分别向左腔和右腔输送反应溶液；所述测试单元包括测试台，所述测试台与自动测试探头连接，所述测试台通过控制程序间隔时间控制自动测试探头伸入右腔测试钒离子的浓度。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述供料单元包括硫酸氧钒储罐和硫酸镁储罐，所述硫酸氧钒储罐通过控制单元向左腔输送溶液，所述硫酸镁储罐控制单元向右腔输送溶液。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述控制单元包括控制器和送料泵，所述控制器通过送料泵将硫酸氧钒储罐和硫酸镁储罐的反应溶液送入反应池中。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述反应池的中间具有隔板，所述隔板上设有开孔，所述待测质子交换膜通过螺栓连接在开孔处。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述反应池还连接有磁力搅拌器。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述自动测试探头包括机械臂和连接在机械臂上的测试探头，所述测试探头从右腔上方的开口伸入右腔内从而测试。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述测试单元还包括清洗工位，所述测试探头从右腔离开后，通过清洗工位上的清洗头冲洗。
本实用新型的有益效果是：本实用新型质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，通过供料单元和控制单元对反应单元自动定量加料，自动化程度高，减少人工带来的误差，缩短试验时间。
本实用新型质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，通过测试单元的测试探头伸入右腔内自动测试钒离子的浓度，测试探头测试完成后移出右腔自动清洗，等待下一次探测，提高了探测速度，实现了在线实时检测测试数据。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本实用新型质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备一较佳实施例的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1、供料单元，11、硫酸氧钒储罐，12、硫酸镁储罐，2、反应单元，21、反应池，22、探测口，3、控制单元，31、控制器，32、送料泵，4、测试单元，41、测试台，42、自动测试探头。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1，一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，包括供料单元1、反应单元2、控制单元3和测试单元4。
反应单元2包括反应池21。反应池21内分为左腔和右腔，左腔和油右腔之间设有待测质子交换膜。反应池21上方通过上盖封顶，上盖在左腔和右腔上开设与供料单元1连通的入口。同时上盖在右腔的位置上开设有用于测试单元伸入的探测口22。
反应池21的中间具有隔板。隔板上设有开孔，待测质子交换膜通过螺栓连接在开孔处。反应池21还连接有磁力搅拌器。磁力搅拌器采用内嵌小磁力搅拌的平台，对应的磁子分别在左腔和右腔内。隔板的材质为peek，开孔大小与质子交换膜对应，略小于质子交换膜。
供料单元1通过控制单元3与反应单元2连接，供料单元1分别向左腔和右腔输送反应溶液。控制单元3包括控制器31和送料泵32，控制器31通过送料泵32将硫酸氧钒储罐11和硫酸镁储罐12的反应溶液送入反应池21中。控制单元3、反应单元2和供料单元1之间采用常规管路连接，实现反应液的泵送，从而精确控制加入反应单元2的溶质量。
供料单元1包括硫酸氧钒储罐11和硫酸镁储罐12，硫酸氧钒储罐11通过控制单元3向左腔输送溶液，硫酸镁储罐12控制单元3向右腔输送溶液。
测试单元4包括测试台41，测试台41与自动测试探头42连接，测试台41通过控制程序间隔时间控制自动测试探头42伸入右腔测试钒离子的浓度。动测试探头包括机械臂和连接在机械臂上的测试探头，测试探头从右腔上方的开口伸入右腔内从而测试。测试单元4还包括清洗工位，测试探头从右腔离开后，通过清洗工位上的清洗头冲洗。采用常规的机械臂和电控系统，测试探头的自动伸入和取出，可以定时检测，自动化程度高。测试方法为ICP-MS，测试为一个注射器，取完样注射至质谱里进行测试。
质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备的具体工作原理如下：
1、在硫酸氧钒储罐11中加入1mol/L的VOSO4、3mol/L H2SO4溶液，硫酸镁储罐12中加入 1mol/L MgSO4、3mol/L H2SO4溶液。
2、取处理过的质子交换膜，将质子交换膜放置在隔板上，并且通过螺丝拧紧，压力设置为6N·m，确保不会漏液。
3、将夹好质子交换膜的夹具放在反应池21内，把磁子分别放入左腔和右腔，盖好上盖。将与硫酸氧钒储罐11相连的管路放入左腔中，与硫酸镁储罐12相连的管路放入右腔中；
4、设定控制程序，送料泵32分别设定抽取50mL溶液送入左腔和右腔，设定测试台41运行程序，测试单元控制测试探头每隔1小时测量一次右腔室内的钒离子浓度，计算此时的钒离子渗透，测量完成后需清洗回到等待工位，连续3次测试出的钒离子浓度几乎不变化后，认为达到平衡，停止运行。
根据对应的计算公式得出钒离子的渗透系数，本实施例得到的平行数据偏差较小，故重复性可以保证。
区别于现有技术，本实用新型质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，能够自动化程度度高，操作方便，减小或消除测试误差，提高测量精度，准确测量钒(Ⅳ)离子渗透率，减少人力成本。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，包括供料单元、反应单元、控制单元和测试单元；
所述反应单元包括反应池，所述反应池内分为左腔和右腔，所述左腔和油右腔之间设有待测质子交换膜；
所述供料单元通过控制单元与反应单元连接，供料单元分别向左腔和右腔输送反应溶液；
所述测试单元包括测试台，所述测试台与自动测试探头连接，所述测试台通过控制程序间隔时间控制自动测试探头伸入右腔测试钒离子的浓度。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述供料单元包括硫酸氧钒储罐和硫酸镁储罐，所述硫酸氧钒储罐通过控制单元向左腔输送溶液，所述硫酸镁储罐控制单元向右腔输送溶液。
3.根据权利要求2所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述控制单元包括控制器和送料泵，所述控制器通过送料泵将硫酸氧钒储罐和硫酸镁储罐的反应溶液送入反应池中。
4.根据权利要求1所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述反应池的中间具有隔板，所述隔板上设有开孔，所述待测质子交换膜通过螺栓连接在开孔处。
5.根据权利要求4所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述反应池还连接有磁力搅拌器。
6.根据权利要求1所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述自动测试探头包括机械臂和连接在机械臂上的测试探头，所述测试探头从右腔上方的开口伸入右腔内从而测试。
7.根据权利要求6所述的质子交换膜的钒离子渗透率的测试设备，其特征在于，所述测试单元还包括清洗工位，所述测试探头从右腔离开后，通过清洗工位上的清洗头冲洗。
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