本實用新型涉及電力儲能領域，具體地指一種全釩液流電池的溶液價態(tài)平衡裝置。

背景技術：

全釩液流電池的功率和容量相互獨立，電池功率取決于電堆的功率，電池的能量儲存在電解液中。由此可見，電解液是全釩液流電池的核心。對于全釩電池儲能系統(tǒng)，既需要高濃度的電解質溶液以實現電池的高能量密度，又要求它有高穩(wěn)定性和高電化學活性以實現高的倍率放電特性、電壓效率、能量效率和低的維護成本。電解液性能對全釩液流電池的性能影響極大。

目前全釩液流電池中最常用的隔膜是全氟磺酸質子交換膜，最有代表性的是杜邦公司生產的Nafion膜，但在應用中會出現較高的釩離子滲透率和較高的透水率的現象，即經過多次充放電循環(huán)過程后，釩離子和水的凈滲透方向是由負極到正極，會導致多次循環(huán)過程正極電解液的體積逐漸增加。這種現象會使全釩液流電池產生正負極壓力差，正負極電解液濃度產生差異，并影響全釩液流電池的性能。

專利號CN201410040024.X公開了一種釩電池及其電解液再平衡的方法，其核心思想在于提供了一種釩電池，包括電池堆、正極電解液儲罐以及負極電解液儲罐，且正極電解液儲罐與電池堆連接，形成第一循環(huán)回路；負極電解液儲罐與電池堆連接，形成第二循環(huán)回路。其中，釩電池還包括低價釩離子溶液供應裝置和高價釩離子溶液回收裝置，低價釩離子溶液供應裝置用于向正極電解液儲罐通入低價釩離子溶液，低價釩離子為二價釩離子和/或三價釩離子；高價釩離子溶液回收裝置用于回收正極電解液儲罐中多余的高價釩離子溶液，高價釩離子為四價和/或五價釩離子。該專利主要針對電池的正極和負極發(fā)生副反應，導致正、負極溶液中各種價態(tài)釩離子濃度的失衡，造成電池系統(tǒng)的容量衰減的問題，沒有考慮因隔膜導致釩電池長期使用的電解液的不平衡的問題。

專利號CN200810012119.5公開了一種釩電池溶液的制備或容量調節(jié)的方法及其專用裝置，其核心思想在于其所采用的電解裝置包括電解池組、陽極電解液儲罐、陰極電解液儲罐、液體輸送管路和泵，采用強制對流的方式，使分別儲存在陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐中的陽極電解液和陰極電解液分別流過電解池組的陽極和陰極，在所述的電解池組的陽極和陰極間施加一個電壓，產生可生成氧氣和可使釩化合物還原的直流電，在完成電化學氧化和還原反應后，流過電解池組陽極和陰極的陽極電解液和陰極電解液分別返回到陽極電解液儲罐和陰極電解液儲罐。

專利號CN200910210176.9公開了一種釩電池溶液的制備或容量調節(jié)的方法及其專用裝置，其特征在于所述正極電解液儲槽和所述負極電解液儲槽通過管道保持液體連通。但該方法實現溶液混合需要的時間較長，且在電堆設計時需要增加管道，增大了系統(tǒng)的成本。

論文《全釩氧化還原液流電池用Nafion/有機硅復合膜》中采用原位化學反應的方法制備了Nafion/有機硅復合膜，測試結果表明，所制備復合膜具有優(yōu)異的阻水性能。此外，使用該隔膜的全釩液流電池經過80次充放電后性能幾乎無衰減。該方法采用化學反應的方法對隔膜進行改性，阻水能力得到一定提高，但是不適合大規(guī)模工業(yè)化應用，且成本較高。此外，改性膜化學穩(wěn)定性較差，使用壽命短，不僅成本高，難以工業(yè)化推廣，而且阻釩離子能力有待提高。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是要提供一種全釩液流電池的溶液價態(tài)平衡裝置，可以解決長期使用的全釩液流電池的價態(tài)及濃度不均衡的問題，恢復和提高長期使用的全釩液流電池的性能。同時該裝置具有安裝拆卸方便，使用過程對全釩液流電池無影響，操作簡單、安全、便于控制、結構簡單、節(jié)省人力等優(yōu)點。

為實現上述目的，本實用新型所設計的一種全釩液流電池的溶液價態(tài)平衡裝置，它包括全釩液流電池電堆、負極儲液罐和正極儲液罐，所述負極儲液罐底部設有負極進液主管道，所述正極儲液罐底部設有正極進液主管道，所述負極儲液罐通過負極泵和負極進液主管道與全釩液流電池電堆的負極進液端連通，所述正極儲液罐通過正極泵和正極進液主管道與全釩液流電池電堆的正極進液端連通；

所述全釩液流電池電堆上還設有負極回液主管道和正極回液主管道，所述負極回液主管道將全釩液流電池電堆負極出液端與負極儲液罐頂部連通，所述正極回液主管道將全釩液流電池電堆正極出液端與正極儲液罐頂部連通；

所述價態(tài)平衡裝置還包括負-正引流管、正-負引流管和回流管，所述負-正引流管上設有負-正引流泵，所述正-負引流管上設有正-負引流泵，所述回流管上設有回流泵；

所述負-正引流管將負極進液主管道與正極回液主管道連通，所述正-負引流管將正極進液主管道與負極回液主管道連通，所述回流管將負極儲液罐和正極儲液罐連通。

進一步地，所述負-正引流管連接在負極泵輸出端，所述負極泵作為負-正引流泵使用。

更進一步地，所述正-負引流管連接在正極泵輸出端，所述正極泵作為正-負引流泵使用。

更進一步地，所述負-正引流管、正-負引流管和回流管均為耐酸耐腐蝕材料制成。

作為優(yōu)選項，所述回流管兩端分別連接在負極儲液罐底部和正極儲液罐底部。

作為優(yōu)選項，所述負極泵、正極泵、負-正引流泵和正-負引流泵均為單向泵，所述回流泵為雙向泵。

本實用新型的優(yōu)點在于：其可快速解決因長期使用及特殊狀況使得價態(tài)及濃度不均衡的問題，進而提高和恢復全釩液流電池的性能。操作簡單，通用性強，可充分利用已有管道或泵，適合應用在不同場合的全釩液流電池。安裝拆卸方便，使用對全釩液流電池無影響。具有操作簡單、安全、便于控制、結構簡單、節(jié)省人力等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：全釩液流電池電堆1、負極儲液罐2、正極儲液罐3、負極泵4、正極泵5、負極進液主管道6、正極進液主管道7、負極回液主管道8、正極回液主管道9、負-正引流管10、正-負引流管11、回流管12、負-正引流泵13、正-負引流泵14、回流泵15。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述：

如圖1所示的一種全釩液流電池的溶液價態(tài)平衡裝置，包括全釩液流電池電堆1、負極儲液罐2和正極儲液罐3，負極儲液罐2底部設有負極進液主管道6，正極儲液罐3底部設有正極進液主管道7，負極儲液罐2通過負極泵4和負極進液主管道6與全釩液流電池電堆1的負極進液端連通，正極儲液罐3通過正極泵5和正極進液主管道7與全釩液流電池電堆1的正極進液端連通；全釩液流電池電堆1上還設有負極回液主管道8和正極回液主管道9，負極回液主管道8將全釩液流電池電堆1負極出液端與負極儲液罐2頂部連通，正極回液主管道9將全釩液流電池電堆1正極出液端與正極儲液罐3頂部連通。

價態(tài)平衡裝置中還包括負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12，負-正引流管10上設有負-正引流泵13，負-正引流管10連接在負極泵4輸出端，負極泵4作為負-正引流泵13使用。正-負引流管11上設有正-負引流泵14，負-正引流管10連接在負極泵4輸出端，負極泵4作為負-正引流泵13使用?；亓鞴?2上設有回流泵15；負-正引流管10將負極進液主管道6與正極回液主管道9連通，正-負引流管11將正極進液主管道7與負極回液主管道8連通，回流管12將負極儲液罐2和正極儲液罐3連通，回流管12兩端分別連接在負極儲液罐2底部和正極儲液罐3底部。負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12均為耐酸耐腐蝕材料制成。所述負極泵4、正極泵5、負-正引流泵13和正-負引流泵14均為單向泵，所述回流泵15為雙向泵。

實施例1：

利用已有管道，關閉全釩液流電池電堆1的所有閥門，將負-正引流管10安裝在負極泵4的輸出端；然后將負-正引流管10和回流管12的閥門打開，并打開負極泵4與回流泵15的電源，此時控制回流泵15的引流方向為正極儲液罐3到負極儲液罐2；最后待負極儲液罐2和正極儲液罐3的電解液混合均勻后，關閉負極泵4與回流泵15的電源，關閉負-正引流管10和回流管12的閥門，拆除負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12，并還原全釩液流電池。

實施例2：

利用已有管道，關閉全釩液流電池電堆1的所有閥門，將正-負引流管11安裝在正極泵5的輸出端；然后將正-負引流管11和回流管12的閥門打開，并打開正極泵5與回流泵15的電源，此時控制回流泵15的引流方向為負極儲液罐2到正極儲液罐3；最后待負極儲液罐2和正極儲液罐3的電解液混合均勻后，關閉正極泵5與回流泵15的電源，關閉正-負引流管11和回流管12的閥門，拆除負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12，并還原全釩液流電池。

實施例3：

利用已有管道，關閉全釩液流電池電堆1的所有閥門，將負-正引流管10安裝在負極泵4的輸出端，正-負引流管11安裝在正極泵5的輸出端；然后將負-正引流管10和正-負引流管11的閥門打開，并打開負極泵4與正極泵5的電源；最后待負極儲液罐2和正極儲液罐3的電解液混合均勻后，關閉負極泵4與正極泵5的電源，關閉負-正引流管10和正-負引流管11的閥門，拆除負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12，并還原全釩液流電池。

實施例4：

利用已有管道，關閉全釩液流電池電堆1的所有閥門，將負-正引流管10安裝在負極泵4的輸出端，正-負引流管11安裝在正極泵5的輸出端；然后將負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12的閥門打開，并打開負極泵4與正極泵5的電源；最后待負極儲液罐2和正極儲液罐3的電解液混合均勻后，關閉負極泵4與正極泵5的電源，關閉負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12的閥門，拆除負-正引流管10、正-負引流管11和回流管12，并還原全釩液流電池。

最后，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應認為屬于本實用新型的保護范圍。