[發明專利]一種用于實時監測全釩液流電池副反應的方法及系統

有效

• 申請號: 201811140234.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109494388B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 董艷影;于彩紅;趙葉龍;鄒毅;劉宗浩;王良;梁加富;宋玉波;高新亮;王丹
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發展有限公司
• 主分類號: H01M8/0444
• 分類號: H01M8/0444;H01M8/04537;H01M8/18
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

本發明公開了一種用于實時監測全釩液流電池副反應的方法及系統，其包括：獲取采樣數據，即通過SOC檢測裝置對不同濃度的正負極電解液相對于參比溶液的電位參數進行采樣，同時對正極電解液總體積、負極電解液總體積進行采集；通過采樣數據擬合出正/負極電解液電位經驗公式；建立電解液濃度監測數據庫并確定待測正/負極電解液中各個價態釩離子濃度；基于所確定的待測正/負極電解液中各個價態釩離子濃度，計算出電池系統平均價態；基于所確定的電池系統平均價態所對應的偏移初始值的情況，確定恢復劑添加量，使得電池系統容量得到恢復。本發明能夠實時監測全釩液流電池系統中正負極釩離子濃度，為制定系統控制策略提供準確及時的數據支持。

技術領域

本發明涉及液流電池技術，具體地說是一種用于實時監測全釩液流電池副反應的方法及系統。

背景技術

釩電池系統在運行過程中，會產生一系列副反應，如：析氫反應、二價釩氧化反應等。這些副反應的存在會直接影響系統的釩離子各組分組成，從而導致系統容量的下降。

目前，現有技術中的液流電池在線監測方法存在如下問題：

1.采用系統電極材料改良抑制析氫反應或者系統充入惰性氣體，同時加強系統密封減少二價釩氧化方法，但其雖然可降低副反應的產生量，但無法根本消除副反應量，即使采取這兩個措施也仍需定期對系統進行價態調整；

2.定期在正極添加恢復劑調整系統整體價態方法，但由于無法實時得到系統釩組成，故不能準確確定恢復劑的加入時間，只能預估時間，且恢復劑加入量仍需對電解液取樣分析后才能得到，比較繁瑣；

綜上可知，現有的液流電池電解液濃度狀態的在線監測方法特別是偏移變化情況均一定的弊端，不能滿足實時監測液流電池電解液狀態的使用需求。

發明內容

鑒于現有技術存在的弊端，本發明一方面提供了用于實時監測全釩液流電池副反應的方法，以有效解決背景技術中所提及的技術問題。

一種用于實時監測全釩液流電池副反應的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取采樣數據，即通過SOC檢測裝置對不同濃度的正負極電解液相對于參比溶液的電位參數進行采樣，同時對正極電解液總體積、負極電解液總體積進行采集；所述SOC檢測裝置包括端板、第一雙極板、正/負極電解液檢測腔、離子交換膜、分別與所述正/負極電解液檢測腔相連通的正極電解液進出口管路與負極電解液進出口管路，多個開設有第一通孔的絕緣板、參比檢測腔以及置于所述參比檢測腔作為電位測試電極的第二雙極板，其中，所述絕緣板被分別設置于所述離子交換膜兩側以間隔參比檢測腔與正/負極電解液檢測腔；所述參比檢測腔內充有參比溶液；

S2、通過采樣數據擬合出正/負極電解液電位經驗公式；

其中，所述正極電解液電位經驗公式為

所述負極電解液電位經驗公式為

式中，E_正、E_負分別為正、負極電解液電位，單位mV；分別為2價、3價、4價、5價釩離子濃度；A_正為正極電位經驗公式常數項；B_正為正極電位經驗公式4價釩離子系數；C_正為正極電位經驗公式5價釩離子系數；A_負為負極電位經驗公式常數項；B_負為負極電位經驗公式2價釩離子系數；C_負為負極電位經驗公式3價釩離子系數；

S3、建立電解液濃度監測數據庫并確定待測正/負極電解液中各個價態釩離子濃度，所述電解液濃度監測數據庫包括正/負極電解液電位經驗公式、釩總物質量守恒公式以及可選公式/不等式中的至少一個公式或者不等式，所述可選公式/不等式包括系統平均價態公式、正極釩總量守恒公式、負極釩總量守恒公式、正極釩濃度區間不等式以及負極釩濃度區間不等式；