本實用新型涉及全釩液流電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于全釩液流電池儲液罐的氣體在線檢測裝置。

背景技術(shù)：

全釩液流電池是一種新型大容量儲能電池，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)行安全、功率和容量可獨(dú)立設(shè)計、使用壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點，可作為電網(wǎng)抽水蓄能調(diào)峰儲能裝置的補(bǔ)充，在新能源接入、智能電網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

全釩液流電池是將具有不同價態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中。正極電解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，負(fù)極電解液是V(III)和V(II)硫酸溶液，在敞開式系統(tǒng)中，電解液中的空氣敏感離子易被氧化，造成正、負(fù)極電解液釩離子綜合價態(tài)升高，使電池充電容量下降，電池循環(huán)壽命縮短。

目前工程應(yīng)用中通常采用高純氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，具體做法是在釩電池運(yùn)行前直接向儲液罐內(nèi)通入氮?dú)怛?qū)趕內(nèi)部空氣，采用監(jiān)控氣壓的方法控制氣體用量。但由于缺乏對氣體的精細(xì)化控制，存在大量浪費(fèi)保護(hù)氣體的問題，而且在運(yùn)行過程中可能存在氧氣等氣體折出，無法將其從儲液罐中排除，為節(jié)約成本，M Skyllas-Kazacos等在電解液表面覆蓋一層難溶于電解液的礦物油、菜油等液體，通過油封方法來隔絕空氣，但過充會造成礦物油的分解并粘附在離子交換膜上，造成膜的滲漏和損壞。也有人采用封閉式儲液罐儲存電解液，從而隔絕外界空氣進(jìn)入。但隨著充放電過程的進(jìn)行，產(chǎn)生的CO₂、H₂和O₂等氣體會隨電解液流動循環(huán)，聚集在儲液罐上部氣室內(nèi)，將電解液中空氣敏感離子氧化。而且采用密閉式儲液罐，上部氣室壓力的不斷升高會對罐體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。專利CN 202996968 U公開的一種釩電池電解液存儲系統(tǒng)，采用氣囊作為氣壓平衡裝置，平衡正負(fù)極儲液罐間的氣壓差。但沒有解決運(yùn)行過程中產(chǎn)生氣體對電解液中空氣敏感離子的氧化問題。在實際工程應(yīng)用，還是要采用惰性氣體對儲液罐中電解液進(jìn)行保護(hù)，但要對氣體用量更精細(xì)化控制，因此需要先進(jìn)的氣體在線檢測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本實用新型提供了一種用于全釩液流電池儲液罐的氣體在線檢測裝置，通過連接在儲液罐上的氣體在線檢測機(jī)構(gòu)，能在通入惰性保護(hù)氣體驅(qū)趕儲液罐內(nèi)空氣的過程中，實時對罐中氣體進(jìn)行檢測與分析，獲取儲液罐中氣體狀態(tài)信息，準(zhǔn)確控制保護(hù)氣體的用量，避免氣體浪費(fèi)，降低全釩液流電池儲能電站的建設(shè)成本。在電池運(yùn)行過程中，通過氣體在線檢測機(jī)構(gòu)能實時檢測儲液罐中氣體狀態(tài)，在產(chǎn)生氧氣等電解液中離子敏感氣體時及時進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，保持電解液中離子綜合價態(tài)平衡，提高釩電池的運(yùn)行效率，延長電池的使用壽命，降低檢修運(yùn)維成本，提高全釩液流電池儲能電站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種用于全釩液流電池儲液罐的氣體在線檢測裝置，包括惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)、正極儲液罐與負(fù)極儲液罐，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)一側(cè)連接于正極儲液罐，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)另一側(cè)連接于負(fù)極儲液罐，正極儲液罐連接有正極氣體檢測機(jī)構(gòu)，負(fù)極儲液罐連接有負(fù)極氣體檢測機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步而言，所述正極氣體檢測機(jī)構(gòu)包括正極氣體檢測儀，正極氣體檢測儀通過正極連接管連接于正極儲液罐的均壓閥或檢修閥上，負(fù)極氣體檢測機(jī)構(gòu)包括負(fù)極氣體檢測儀，負(fù)極氣體檢測儀通過負(fù)極連接管連接于負(fù)極儲液罐的均壓閥或檢修閥上。

進(jìn)一步而言，所述正極氣體檢測儀與負(fù)極氣體檢測儀分別內(nèi)置有小型吸氣泵，正極氣體檢測儀與負(fù)極氣體檢測儀分別外置有多參數(shù)LED背光顯示屏幕。

進(jìn)一步而言，所述正極儲液罐上設(shè)有正極進(jìn)氣閥與正極出氣閥，負(fù)極儲液罐上設(shè)有負(fù)極進(jìn)氣閥與負(fù)極出氣閥，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)一側(cè)通過正極氣體流量計連接于正極進(jìn)氣閥，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)另一側(cè)通過負(fù)極氣體流量計連接于負(fù)極進(jìn)氣閥。

進(jìn)一步而言，所述惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)采用高純氮?dú)?、高純氬氣、高純氖氣或高純氮?dú)?、高純氬氣、高純氖氣的混合氣體。

本實用新型有益效果：

本實用新型采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過連接在儲液罐上的氣體在線檢測機(jī)構(gòu)，能在通入惰性保護(hù)氣體驅(qū)趕儲液罐內(nèi)空氣的過程中，實時對罐中氣體進(jìn)行檢測與分析，獲取儲液罐中氣體狀態(tài)信息，準(zhǔn)確控制保護(hù)氣體的用量，避免氣體浪費(fèi)，降低全釩液流電池儲能電站的建設(shè)成本。在電池運(yùn)行過程中，通過氣體在線檢測機(jī)構(gòu)能實時檢測儲液罐中氣體狀態(tài)，在產(chǎn)生氧氣等電解液中離子敏感氣體時及時進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，保持電解液中離子綜合價態(tài)平衡，提高釩電池的運(yùn)行效率，延長電池的使用壽命，降低檢修運(yùn)維成本，提高全釩液流電池儲能電站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)圖。

1.惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)；2.正極儲液罐；3.負(fù)極儲液罐；4.正極氣體流量計；5.正極進(jìn)氣閥；6.正極出氣閥；7.正極氣體檢測儀；8.正極連接管；9.負(fù)極氣體流量計；10.負(fù)極進(jìn)氣閥；11.負(fù)極出氣閥；12.負(fù)極氣體檢測儀；13.負(fù)極連接管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行說明。

如圖1所示，本實用新型所述一種用于全釩液流電池儲液罐的氣體在線檢測裝置，包括惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1、正極儲液罐2與負(fù)極儲液罐3，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1一側(cè)連接于正極儲液罐2，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1另一側(cè)連接于負(fù)極儲液罐3，正極儲液罐2連接有正極氣體檢測機(jī)構(gòu)，負(fù)極儲液罐3連接有負(fù)極氣體檢測機(jī)構(gòu)。以上所述構(gòu)成本實用新型基本結(jié)構(gòu)。

本實用新型采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過連接在儲液罐上的氣體在線檢測機(jī)構(gòu)，能在通入惰性保護(hù)氣體1驅(qū)趕儲液罐內(nèi)空氣的過程中，實時對罐中氣體進(jìn)行檢測與分析，獲取儲液罐中氣體狀態(tài)信息，準(zhǔn)確控制保護(hù)氣體的用量，避免氣體浪費(fèi)，降低全釩液流電池儲能電站的建設(shè)成本。在電池運(yùn)行過程中，通過氣體在線檢測機(jī)構(gòu)能實時檢測儲液罐中氣體狀態(tài)，在產(chǎn)生氧氣等電解液中離子敏感氣體時及時進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，保持電解液中離子綜合價態(tài)平衡，提高釩電池的運(yùn)行效率，延長電池的使用壽命，降低檢修運(yùn)維成本，提高全釩液流電池儲能電站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

更具體而言，所述正極氣體檢測機(jī)構(gòu)包括正極氣體檢測儀7，正極氣體檢測儀7通過正極連接管8連接于正極儲液罐2的均壓閥或檢修閥上，負(fù)極氣體檢測機(jī)構(gòu)包括負(fù)極氣體檢測儀12，負(fù)極氣體檢測儀12通過負(fù)極連接管13連接于負(fù)極儲液罐3的均壓閥或檢修閥上。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，只要打開均壓閥或檢修閥的閥門就能對儲液罐中氣體進(jìn)行分析檢測。

更具體而言，所述正極氣體檢測儀7與負(fù)極氣體檢測儀12分別內(nèi)置有小型吸氣泵，正極氣體檢測儀7與負(fù)極氣體檢測儀12分別外置有多參數(shù)LED背光顯示屏幕。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，在負(fù)壓狀態(tài)下也能自動抽氣進(jìn)行檢測，同時正極氣體檢測儀7與負(fù)極氣體檢測儀12能對O₂、H₂、CO₂和SO₂在內(nèi)的一種或多種氣體進(jìn)行檢測，屏幕采用多參數(shù)LCD背光顯示，能直觀顯示氣體類型、濃度和單位。

更具體而言，所述正極儲液罐2上設(shè)有正極進(jìn)氣閥5與正極出氣閥6，負(fù)極儲液罐3上設(shè)有負(fù)極進(jìn)氣閥10與負(fù)極出氣閥11，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1一側(cè)通過正極氣體流量計4連接于正極進(jìn)氣閥5，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1另一側(cè)通過負(fù)極氣體流量計9連接于負(fù)極進(jìn)氣閥10。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1一側(cè)通過正極氣體流量計4向正極儲液罐2的正極進(jìn)氣閥5進(jìn)行充氣，另一側(cè)通過負(fù)極氣體流量計9向負(fù)極儲液罐3的負(fù)極進(jìn)氣閥10地行充氣，起到驅(qū)趕儲液罐內(nèi)空氣的目的。

更具體而言，所述惰性氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)1采用高純氮?dú)?、高純氬氣、高純氖氣或高純氮?dú)?、高純氬氣、高純氖氣的混合氣體。

本實用新型工作流程：在在全釩液流電池工作前，關(guān)閉正極進(jìn)氣閥5、正極出氣閥6和負(fù)極進(jìn)氣閥10、負(fù)極出氣閥11，打開儲液罐均壓閥或檢修閥，啟動正極氣體檢測儀7、負(fù)極氣體檢測儀12，對正極儲液罐2和負(fù)極儲液罐3中氣體成分和含量進(jìn)行分析并做記錄。然后關(guān)閉儲液罐均壓閥或檢修閥，打開正極進(jìn)氣閥5、正極出氣閥6和負(fù)極進(jìn)氣閥10、負(fù)極出氣閥11，啟動惰性氣體系統(tǒng)1，對正極儲液罐2和負(fù)極儲液罐3中空氣進(jìn)行驅(qū)趕，通過正極氣體流量計4和負(fù)極氣體流量計9控制進(jìn)入儲液罐的氣體流量。根據(jù)儲液罐的規(guī)格大小和氣體流量估算通入凈化氣的時間，通入相應(yīng)時間凈化氣后，關(guān)閉正極進(jìn)氣閥5、正極出氣閥6和負(fù)極進(jìn)氣閥10、負(fù)極出氣閥11，打開儲液罐均壓閥或檢修閥，啟動正極氣體檢測儀7、負(fù)極氣體檢測儀12，對正極儲液罐2和負(fù)極儲液罐3中氣體成分和含量進(jìn)行分析，若無O₂則完成惰性氣體保護(hù)步驟，若仍有O₂存在，則重復(fù)上述步驟直至儲液罐中O₂全部排凈。氣體保護(hù)過程完成后，關(guān)閉正極進(jìn)氣閥5、正極出氣閥6、負(fù)極出氣閥11、負(fù)極檢測閥12及儲液罐均壓閥或檢修閥，即可啟動全釩液流電池。在全釩液流電池運(yùn)行過程中，可以打開儲液罐均壓閥或檢修閥，啟動正極氣體檢測儀7、負(fù)極氣體檢測儀12，對正極儲液罐2和負(fù)極儲液罐3中氣體成分和含量進(jìn)行實時檢測分析，若罐內(nèi)氧氣含量升高，則啟動惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行儲液罐內(nèi)氣體保護(hù)。

上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護(hù)之內(nèi)。