[实用新型]一种电位检测传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池的荷电状态（SOC，state of charge）检测技术领域，特别涉及一种用于对全钒液流电池的电解液荷电状态进行检测的电位检测传感器。

背景技术

化石能源日益枯竭，新型、可持续能源的开发越来越受到人们的重视。其中，利用风能、太阳能等可再生能源是人类未来从自然界获取能量的重要途径之一，也成为世界各国竞相发展的重点。但是，由于风能和太阳能的不稳定性，使得这些能源所产生的电力不稳定，对电网的冲击较大，所以，需要寻找一种大规模的储能装置来平衡电网调节电力波动。

全钒液流电池（Vanadium Redox Battery，VRB）作为一种新型化学电源，以其绿色、快速、大功率、大规模储能及深度充放电的优点，成为风能、太阳能和其他形式能源发电过程中调节波动的储能装置。全钒离子氧化还原液流电池是基于与V²⁺/V³⁺电对的电势差及氧化还原反应的新型二次电池及储能技术，与传统的铅蓄电池相比，具有可快速和大容量充放电、自放电率低、结构简单、无污染等诸多优点，在风力发电、光伏发电储能及电网调峰等领域应用前景非常广阔。对于钒电池而言，能量储存与转换的核心是电解液，电解液的电池荷电状态SOC则是表征电池剩余容量状态的一个重要参数，SOC的监测对钒电池运行控制、系统设计及维护等具有非常重要的意义。

现有检测SOC的方法包括通过电池外特性参数的检测来推断和通过检测电解液中反应活性物质（钒离子）的含量来确定SOC。其中，传统的通过电池外特性参数的检测来推断SOC的方法包括开路电压测量法、电量累积法、电阻测量法等，由于时间长、可靠性低、操作复杂等原因，通过检测电解液中反应活性物质（钒离子）的含量来确定SOC的方法越来越被普遍的应用。全钒液流电池的电极活性物质是溶液中各种价态的钒离子，且正负极电解液存储于储液罐中，电池充放电时正负极电解液不断在储液罐和电池堆栈中循环流动。

与本申请的方案较为相近的检测方法有两个：

其一是申请号为US2005164075A1的美国专利“Method for operating redox flow battery and redox flow battery cell stack”，其公开了在不停止电池充电或放电过程的前提下，在通常使用的电堆中增加一个辅助电池，通过检测开路电压来确定电解液所处的SOC状态。但该方案必须从正常工作的电堆中专门使用一个单电池进行测量，对于工业规模使用的电堆而言，需要消耗同样数量的电池材料组成的测量电池，增加了成本，浪费大量的膜面积，而且当两侧电解液由于外界氧化或迁移导致不平衡时不能准确地描述出电解液所处的SOC状态。

其二是申请号为200910088258.0的中国专利“一种基于电位差参数的液流电池荷电状态在线监测方法”，其公开了在全钒液流电池电解液输送管路中，设置内含参考溶液的旁路管道，该参考溶液与电解液中所含的总钒离子浓度相同，通过测定管路中流过的电解液和参考溶液之间的电位差来计算得到实时工作状态下全钒液流电池的荷电状态；所述旁路管路用质子传导膜，或者使用内置水凝胶的毛细管把电解质溶液和参考溶液连接起来；在参考溶液和电解质溶液中各设置一个测量电位差的电极，构成全钒液流电池的荷电状态实时测定装置；也可以使用负极电解液作为参考溶液，用一个双向连通管组成荷电状态测定装置。但由于该方案需要采用参考溶液，而该参考溶液需要符合特定的标准，因而实际操作较为复杂。

综上所述，亟需一种操作简便，成本低廉的用于全钒液流电池SOC检测的电位检测传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种电位检测传感器，以解决现有技术中的SOC检测操作复杂、成本高以及测量误差较大的问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例公开了一种电位检测传感器，包括石墨电极、参比电极、电极基座、电极基座壳、探头杆、插座以及石墨电极导线、参比电极导线；其中，所述电极基座壳套在所述电极基座上；所述石墨电极导线的一端连接所述石墨电极，另一端通过所述电极基座壳和所述探头杆内的空腔连接到所述插座上；所述参比电极导线的一端连接所述参比电极，另一端通过所述电极基座壳和所述探头杆内的空腔连接到所述插座上；所述石墨电极和参比电极嵌入到所述电极基座内并用密封胶密封，用于测量得到全钒液流电池正极电解液或者负极电解液的电极电位。

进一步地，所述石墨电极的直径为8mm，有效长度为25mm。