[发明专利]一种全钒液流电池系统传质系数的优化测量方法和装置

权利要求书

1.一种全钒液流电池系统传质系数的优化测量方法，其特征在于，步骤如下：

1)在单电池的正极流道中，沿电解液流向的4个不同沿程位置各布设一个电解液取样器，并在全钒液流电池工作状态下对沿程不同位置的电解液进行采样，并分别测定4个位置的电解液中反应离子浓度c₁、c₂、c₃和c₄；

2)根据下式计算特征长度λ：

I＝nFhwc₀u(1-exp(-L₁/λ))

+nFhwc₁u(exp(-L₁/λ)-exp(-L₂/λ))

+nFhwc₂u(exp(-L₂/λ)-exp(-L₃/λ))

+nFhwc₃u(exp(-L₃/λ)-exp(-L₄/λ))

+nFhwc₄u(exp(-L₄/λ)-exp(-L/λ))

其中：I表示通过极化曲线得到的极限电流密度，n是电荷数，F是法拉第常数，h是电极的厚度，w是电极的宽度，c₀是未输入单电池之前的初始电解液中反应离子的浓度，c₁、c₂、c₃和c₄分别是第一个、第二个、第三个、第四个取样器取得的电解液中反应离子浓度，L₁为第一个电解液取样器到电解液入口的距离，L₂为第二个电解液取样器到电解液入口的距离，L₃为第三个电解液取样器到入口距离，L₄为第四个电解液取样器到入口的距离，L为电解液出口到电解液入口的距离；

3)计算当前工况下全钒液流电池的传质系数k_m＝u/(λS)，其中u是正极流道中电解液流速，S是电极材料的比表面积。

2.如权利要求1所述的全钒液流电池系统传质系数的优化测量方法，其特征在于，所述的极限电流密度I获取方法为：先利用所述单电池中集流板外接的电化学工作站，得到初始电解液中反应离子浓度c₀对应的极化曲线，通过极化曲线得到极限电流密度I。

3.如权利要求1所述的全钒液流电池系统传质系数的优化测量方法，其特征在于，所述的反应离子为五价钒离子。

4.如权利要求1所述的全钒液流电池系统传质系数的优化测量方法，其特征在于，所述的4个电解液取样器沿程等间距均布或者不等间距分布。

5.一种实现如权利要求1所述测量方法的全钒液流电池系统传质系数测量装置，其特征在于，全钒液流电池的单电池内腔由离子传导隔膜分隔成对称的正极流道和负极流道；所述正极流道下部设有电解液入口，上部设有电解液出口，内部通过电极材料夹具固定有作为正极的电极材料；所述正极流道的电解液入口和电解液出口分别通过管道各自连接一个电解液储液罐，且管道上设有流量计和蠕动循环泵；所述负极流道下部设有电解液入口，上部设有电解液出口，内部通过电极材料夹具固定有作为负极的电极材料；所述负极流道的电解液入口和电解液出口分别通过管道各自连接一个电解液储液罐，且管道上设有流量计和蠕动循环泵；所述正极流道沿程不同位置分布有4个电解液取样器。

6.如权利要求5所述的全钒液流电池系统传质系数测量装置，其特征在于，所述的电极材料为碳纤维材料。