[发明专利]一种全钒液流电池正、负极电解液的调平共混系统及其方法

说明书

本发明公开一种全钒液流电池正、负极电解液的调平共混系统及其方法，该调平共混系统，包括正极储液罐、负极储液罐以及电堆，正极储液罐与电堆连接并向电堆输送正极电解液，负极储液罐与电堆连接并向电堆输送负极电解液；电堆通过第五管道和第六管道分别与正极储液罐和负极储液罐连接；正极储液罐通过在第一管道上开设的支路第三管道与共混管连接，负极储液罐通过在第二管道开设的支路第四管道与共混管连接，共混管分别通过第七管道和第八管道与正极储液罐和负极储液罐连接。本发明提供的调平共混系统及其方法，避免了正负极电解液的长期接触，从而减少自放电容量损失，实现系统的容量恢复，保障电解液容量不衰减。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，尤其涉及一种全钒液流电池正、负极电解液的调平共混系统及其方法。

背景技术

全钒液流电池是一种技术较为年轻的新型储能电池，特别适用于大容量储能的应用场合，其基本原理为：将具有不同价态的钒离子溶液正极VO²⁺/VO²⁺、负极V²⁺/V³⁺分别储存正极和负极电解液储罐中，通过外接泵单独向电池模块提供正、负极电解液，正负极电解液在电池内部由隔膜隔开，在发生氧化还原反应后，各自返回储罐，如此不断循环，完成电能与化学能的相互转换。

在实际运行中，离子膜上的钒离子与水分子穿透不可避免，将导致正、负极两侧储液罐内电解液液位不平衡、钒离子总浓度不相等、钒离子综合价态不匹配等后果，这些问题将与电池内的副反应一起共同导致电解液容量的衰减；在实际运行中，需采用技术手段定期完成正、负极电解液的调平，避免正负极电解液体积偏差过大，影响安全运行；同时需定期进行共混维护，保持正极与负极电解液的钒离子浓度相当。

美国专利US 6764789提出了两种方法，第一种方法是在若干次充放电循环后，将液面升高的正极或负极电解液用泵抽到液面降低的负极或正极电解液中，实现液位调平；第二种方法是在正极和负极电解液储罐之间设置溢流管，当正负极电解液液位差达到初始设定值时，一方电解液通过溢流管流向另一方，保障液位差不会超高设定初始值；美国专利US 20110300417提出了正负极电解液储罐连通的方法，长时间保持液位的平衡，但无论是哪种方法，钒电池系统长期运行时，离子膜上的钒离子与水分子的穿透将导致正负极电解液体积与浓度不平衡，从而降低系统的可用容量，当达到一定的程度时，系统将无法进行充放电；上述两者专利主要解决的问题是：当正负极电解液体积偏差达到一定程度时，通过输送泵、溢流管或连通管以达到液位调平的效果，可以调整正极与负极的电解液体积，但对于浓度的调整作用并不明显；同时，长时间保持正极和负极电解液的连通，会造成漏电的产生，导致系统的整体效率与容量下降。

综上，现有电解液的调平共混系统普遍存在以下问题：1.对于浓度的调整作用不明显；2.会造成漏电的产生，导致系统的整体效率与容量下降。

因此，针对现有电解液的调平共混系统对于浓度的调整作用不明显以及会造成漏电的产生，导致系统的整体效率与容量下降等问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决现有电解液的调平共混系统对于浓度的调整作用不明显以及会造成漏电的产生，导致系统的整体效率与容量下降等问题，提供了全钒液流电池正、负极电解液的调平共混系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：