[实用新型]钒电池电解液储存系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，具体而言，涉及一种钒电池电解液储存系统。

背景技术

全钒氧化还原液流电池（VRB），简称钒电池，是一种环境友好的新型储能系统和高效的能量转化装置，具有规模大、寿命长、成本低、效率高的特点。钒电池可以作为发电系统中的大规模电能储存和高效转换设备，用于电网的削峰填谷和平衡负荷，起到提高电能供给质量及稳定电站运行的作用。

钒电池分别以钒离子V⁵⁺/V⁴⁺和V³⁺/V²⁺作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所（电池堆）再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。

在充电过程中，正极电解液中的氢离子通过质子交换膜扩散到负极电解液中。在氢离子扩散的过程中，会存在水的迁移，最终造成两侧储液罐的液位偏离初始状态，通常情况下负极电解液损失的水量等于正极电解液增加的水量。在放电过程中，同样也存在着水从负极电解液中迁移至正极电解液的情况。同时，负极电解液中V²⁺离子还原性强，容易被空气中的氧气氧化成V³⁺，从而造成钒电池充放电容量减少，能量效率下降。

为了解决上述的问题，有人提出了一种薄膜式全钒液流电池负极电解液储液罐的设计方法，通过将柔性薄膜夹装在储液罐罐体和罐盖之间来隔绝空气和电解液，薄膜也可以随着电解液液面的波动而上下波动。这种方法虽然可以解决一些问题，然而用于储液罐的耐酸耐氧化的柔性薄膜的结构比较复杂，增加了成本。

一些国内外的学者采用密闭式储液罐或者通惰性气体或者加入比电解液密度小且难溶于电解液的油类物质形成油封等措施，以解决储液罐中电解液不断减少及负极电解液容易被氧化的问题。然而这些措施并不能很好解决由于水迁移及V²⁺易被空气氧化而带来的实际工作中的问题，具体分析如下：

将储液罐做成密闭式可以彻底隔绝外界空气的进入，然而随着水迁移的进行，在正负极电解液的储液罐之间必定会形成压差，从而导致质子交换膜两侧形成压差，随着充放电的进行，这种往复变化的压差一旦超过一定限度就可能会导致质子交换膜的损坏。另外，全密闭的储液罐也不方便换液和加液等实际操作。通过持续向两个储液罐中通入惰性气体，确实可以有效阻断空气与电解液的接触，但是惰性气体的持续通入必定造成钒电池运行系统的成本增加。

加入油类形成油封，同样也可以阻断空气与电解液的接触，然而钒电池在过充时，油类会分解，分解的油类同小的油滴会随着电解液的循环而带入电池堆，污染电池堆的碳毡及质子交换膜等核心部分，而影响系统效率。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种钒电池电解液储存系统，可以自动平衡工作过程中由于水迁移导致的正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压差。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种钒电池电解液储存系统，包括正极电解液储液罐和负极电解液储液罐，还包括气压平衡装置，其中气压平衡装置与负极电解液储液罐连通，通过气压平衡装置与负极电解液储液罐之间的气体流动使正极电解液储液罐和负极电解液储液罐之间的气压相等。

进一步地，气压平衡装置的第一端与正极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通，气压平衡装置的第二端与负极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通。

进一步地，气压平衡装置为连通器。

进一步地，气压平衡装置为气囊，气囊与负极电解液储液罐内的电解液上部空间相连通，正极电解液储液罐与大气连通。

进一步地，气压平衡装置为气囊，气囊为两个，两个气囊分别与正极电解液储液罐内的电解液的上部空间以及负极电解液储液罐内的电解液的上部空间相连通。

进一步地，气囊分别设置在正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐的内部。

进一步地，正极电解液储液罐和负极电解液储液罐的下部呈锥形。

进一步地，正极电解液储液罐和负极电解液储液罐的下端具有压力传感器接口和/或温度传感器接口。

进一步地，还包括沿正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐纵向设置的液位观测装置。

进一步地，正极电解液储液罐和/或负极电解液储液罐的上端还设有搅拌口。