[發(fā)明專利]便攜式全釩液流電池電解液平衡度的測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810974887.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN110857911B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祖革;王瑾;鄭曉昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇泛宇能源有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發(fā)明公開了一種便攜式全釩液流電池電解液平衡度的測(cè)試方法。所述方法包括如下步驟：步驟1：繪制吸光度?濃度標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；步驟2：分別同時(shí)取樣正極電解液和負(fù)極電解液，等體積混合，氧化還原反應(yīng)結(jié)束后得到混合溶液A；步驟3：采用便攜式紫外可見分光光度計(jì)，得到所述混合溶液A中三價(jià)釩離子的濃度C_V³⁺；步驟4：向所述混合溶液A中加入還原劑，得到混合溶液B，采用便攜式紫外可見分光光度計(jì)，得到測(cè)試時(shí)間內(nèi)所述混合溶液B中三價(jià)釩離子的最大濃度C_m，所述混合溶液A中四價(jià)釩離子的濃度為C_VO²⁺，C_VO²⁺＝C_m?C_V³⁺；步驟5：計(jì)算整體電解液的非平衡程度K，K＝(C_VO²⁺?C_V³⁺)/(C_VO²⁺+C_V³⁺)。所述方法操作方便、簡(jiǎn)單快捷，便于攜帶，檢測(cè)準(zhǔn)確，適用于液流電池實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)所的實(shí)地檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種便攜式全釩液流電池電解液平衡測(cè)試方法，尤其涉及到采用便攜式裝置進(jìn)行檢測(cè)進(jìn)而獲得電解液平衡數(shù)據(jù)的方法，屬于液流電池電解液檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，改善能源環(huán)境，人類開始大規(guī)模利用風(fēng)能、太陽能等新能源，然而，由于新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，在并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大。因此，一種可以用來平復(fù)電力波動(dòng)，維持功率平衡的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其中全釩液流電池具有效率高、壽命長(zhǎng)、容量大、可深度充放電等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)有主要的大規(guī)模儲(chǔ)能裝置之一。

全釩液流電池采用V(II)/V(III)和V(IV)/V(V)作為氧化還原電對(duì)，在充電/放電過程中完成不同價(jià)態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化和電能的存儲(chǔ)與釋放。為了保證全釩液流電池的容量最大化，正負(fù)極電解液需要維持平衡狀態(tài)，即正負(fù)極電解液中對(duì)應(yīng)的進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的釩離子數(shù)量一樣，比如，當(dāng)電池系統(tǒng)充電量(SOC)為0時(shí)，正極電解液中的VO²⁺和負(fù)極電解液中的V³⁺數(shù)量需要一致或接近，當(dāng)電池系統(tǒng)充電量(SOC)為100％時(shí)，正極電解液中的VO₂⁺和負(fù)極電解液中的V²⁺數(shù)量需要一致或接近。理想情形下全釩液流電池正負(fù)極電解液的荷電狀態(tài)是一致的，然而由于釩離子和水分子的跨膜遷移、負(fù)極電解液的析氫反應(yīng)和氧化反應(yīng)等，導(dǎo)致正負(fù)極電解液在長(zhǎng)期運(yùn)行中荷電狀態(tài)不一致。如果正負(fù)極電解液中釩離子的比例失去平衡，則電池系統(tǒng)的電容量就會(huì)下降，導(dǎo)致電池存儲(chǔ)能量下降，更為重要的是，失去平衡的電解液必然會(huì)引發(fā)其他副反應(yīng)，比如有害氣體的產(chǎn)生，電極的腐蝕等，而最終極有可能使整個(gè)電池系統(tǒng)報(bào)廢。因此，全釩液流電池正負(fù)極電解液平衡狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以為長(zhǎng)期運(yùn)行的釩電堆電解液的維護(hù)管理工作提供指導(dǎo)作用，保證電堆的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，全釩液流電池電解液平衡測(cè)試方法主要分為兩類：(1)利用標(biāo)準(zhǔn)電極分別測(cè)量正負(fù)電解液的相對(duì)電位，即OCV數(shù)值；根據(jù)正負(fù)極電解液分別的SOC-OCV曲線，得到其各自對(duì)應(yīng)的SOC數(shù)值；比較兩者SOC數(shù)值，可得到整體電解液的平衡數(shù)據(jù)[引用文獻(xiàn)1-2]；(2)繪制吸光度-釩離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；利用紫外可見分光光度計(jì)分別對(duì)稀釋后的正負(fù)極電解液進(jìn)行光譜掃描，得到V³⁺和VO²⁺特征吸收峰的吸光度，再配合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線得到V³⁺和VO²⁺的濃度；根據(jù)V³⁺和VO²⁺的濃度計(jì)算得到整體電解液的平衡數(shù)據(jù)[引用文獻(xiàn)3]。這兩種技術(shù)均可以比較快速準(zhǔn)確的測(cè)得電解液的平衡數(shù)據(jù)，但均需要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，利用實(shí)驗(yàn)室完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

但是，對(duì)于為了配合光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電的電能存儲(chǔ)而建設(shè)的全釩液流電池系統(tǒng)來說，由于它們的實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)所一般處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，周圍很可能缺少必要的實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，以上兩種測(cè)試方法往往不具備實(shí)際操作可行性。