液流电池负极电解液防氧化装置、方法及液流电池系统与流程

本发明涉及液流电池，尤其是涉及一种液流电池负极电解液防氧化装置、方法及液流电池系统。

背景技术：

1、液流电池因其结构简单、无安全隐患、无火灾风险、且适合长时间储能而受到青睐，一般可充放达到两万次。尽管液流电池能量密度低、体积庞大、成本较高，但是在安全性方面占据绝对优势，因此对于一些特殊应用领域，具有无可替代的作用。

2、电解液的稳定性与液流电池的容量直接相关，是制约液流电池发展的主要因素之一。以全钒液流电池为例，其负极电对为v(iii)/v(ii)，正极电对为v(v)/v(iv)，负极氧化还原电位为-0.25v，正极的氧化还原电位为1.0v，而氧气的氧化还原电位为1.23v，因此负极v(ii)极易被空气氧化成v(iii)，进而造成容量衰减。

3、目前，对负极电解液进行保护主要采用如下两种方法：

4、其一，将大量氮气注入储液罐中填充电解液上方的空间，氮气来源为高压瓶或者液氮，需要向储液罐内源源不断的通入氮气以此维持负极的低含氧量状态，成本较高，且存在安全隐患；

5、其二，采用油膜隔绝空气的方法，也即在负极储液罐内的电解液上方加入一定量的油品，形成均匀的油膜层，通过油膜层将电解液与空气隔绝，但在工作过程中，电解液循环时会存在一定的扰动现象而破坏油膜；同时，负极电解液通常具有强酸性，对形成油膜的有机物具有一定的溶解能力，对负极电解液可能会造成不可预知的影响。

6、因此，需要提供一种新的方法来防止负极电解液氧化。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液流电池负极电解液防氧化装置、方法及液流电池系统，具有成本低、稳定性强的优点。

2、本发明的目的采用如下技术方案实现：

3、根据本公开实施例的第一方面，提供一种液流电池负极电解液防氧化装置，包括：

4、除氧机，所述除氧机的进气管和出气管分别连接于储液罐的顶部，用于吸取储液罐内的空气进行除氧处理后重新注入储液罐内；

5、氧含量测试仪，用于检测储液罐内气体的含氧量并生成检测信号；以及，

6、控制装置，连接于所述氧含量测试仪和除氧机，用于将接收的检测信号与预设氧含量阈值相比较，若所述检测信号超过所述预设氧含量阈值，所述控制装置控制所述除氧机启动，否则，控制所述除氧机停机。

7、实现上述技术方案，电池系统工作时，通过氧含量测试仪检测储液罐内气体的含氧量并生成检测信号，控制装置内预存有预设氧含量阈值，当控制装置接收到检测信号时，即将检测信号表示的氧含量信息与预设氧含量阈值相比较，当该检测信号超过预设氧含量阈值时，控制装置即控制除氧机启动，除氧机将储液罐内的空气抽出进行除氧处理，经过除氧处理后去除空气中含有的氧气，再将处理后的空气重新注入储液罐内，而去除的氧气可以直接排至大气中，经过除氧机连续处理后，即可使储液罐内的氧含量最终达到预设氧含量阈值以下，而低氧含量的空气可以极大程度的防止电解液氧化，此时控制装置即控制除氧机停机，以降低能耗；与现有技术相比，通过除氧的方式相较注入氮气的方式成本更低，且除氧机在循环过程中能够尽量保持储液罐内外气压稳定，避免高压带来的安全隐患，同时无需考虑油膜破损及对电解液造成的影响，更易于实现，且稳定性更高。

8、在一些示例性的实施方式中，所述储液罐顶部设有用于与所述进气管相连接的第一接口和用于与所述出气管相连接第二接口。

9、实现上述技术方案，便于与进气管及出气管相连接进行除氧循环处理。

10、在一些示例性的实施方式中，所述除氧机为分子筛除氧机、变压吸附除氧机或者除氧剂除氧机中的一种。

11、在一些示例性的实施方式中，还包括呼吸阀，所述呼吸阀连接于储液罐的顶部、用于调节储液罐内的气压。

12、实现上述技术方案，通过呼吸阀能够保证正常情况下使储液罐内部与大气隔绝，并在储液罐内的气压失常时与大气连通进行压力调节，进一步提高系统的安全性。

13、根据本公开实施例的第二方面，提供一种液流电池负极电解液防氧化方法，所述方法包括：

14、获取储液罐内的氧含量信息并生成检测信号；

15、将所述检测信号与预设含氧量阈值相比较，根据比较结果控制与储液罐顶部连接的除氧机启动或停机；

16、若所述检测信号超过所述预设氧含量阈值，则控制所述除氧机启动以将储液罐内的空气抽出进行除氧处理后重新注入储液罐内；

17、否则，控制除氧机停机。

18、实现上述技术方案，通过检测储液罐内气体的含氧量并生成检测信号，再将检测信号表示的氧含量信息与预设氧含量阈值相比较，当该检测信号超过预设氧含量阈值时，即控制除氧机启动，除氧机将储液罐内的空气抽出进行除氧处理，经过除氧处理后去除空气中含有的氧气，再将处理后的空气重新注入储液罐内，而去除的氧气可以直接排至大气中，经过除氧机连续处理后，即可使储液罐内的氧含量最终达到预设氧含量阈值以下，而低氧含量的空气可以极大程度的防止电解液氧化，此时即控制除氧机停机，以降低能耗；与现有技术相比，通过除氧的方式相较注入氮气的方式成本更低，且除氧机在循环过程中能够尽量保持储液罐内外气压稳定，避免高压带来的安全隐患，同时无需考虑油膜破损及对电解液造成的影响，更易于实现，且稳定性更高。

19、在一些示例性的实施方式中，所述预设含氧量阈值为2％-5％。

20、在一些示例性的实施方式中，所述方法还包括：

21、通过呼吸阀控制储液罐内的气压。

22、实现上述技术方案，通过呼吸阀能够将储液罐内的压力控制在合适的范围中，进一步提高系统的安全性。

23、根据本公开实施例的第三方面，提供一种液流电池系统，包括：

24、电池电堆，所述电池电堆的两侧分别为正极连接侧和负极连接侧；

25、与所述正极连接侧相连接的正极储液罐和与所述负极连接侧相连接的负极储液罐；

26、用于实现电解液循环的输送单元；以及，

27、如第一方面所述的液流电池负极电解液防氧化装置，所述液流电池负极电解液防氧化装置连接于所述负极储液罐。

28、实现上述技术方案，由正极储液罐和负极储液罐分别存储正极电解液和负极电解液，并分别与正极连接侧和负极连接侧相连接，通过输送单元将电解液循环注入电池电堆内，从而发生电化学反应而产生电能供电，通过设置液流电池负极电解液防氧化装置，在液流电池系统工作的过程中能够对储液罐内的空气进行除氧处理，使储液罐内的氧含量最终达到预设氧含量阈值以下，而低氧含量的空气可以极大程度的防止电解液氧化，使得液流电池系统能够长时间保持高容量状态。

29、在一些示例性的实施方式中，所述正极储液罐通过第一输液管和第一回液管与所述正极连接侧相连接，所述负极储液罐通过第二输液管和第二回液管与所述负极连接侧相连接。

30、在一些示例性的实施方式中，所述输送单元包括：连接于所述正极连接侧的第一输送单元和连接于所述负极连接侧的第二输送单元，所述第一输送单元连接于所述第一输液管和/或第一回液管，所述第二输送单元连接于所述第二输液管和/或第二回液管。

31、综上所述，相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

32、本发明实施例通过提供一种液流电池负极电解液防氧化装置、方法及液流电池系统，其中，液流电池负极电解液防氧化装置包括：除氧机，所述除氧机的进气管和出气管分别连接于储液罐的顶部，用于吸取储液罐内的空气进行除氧处理后重新注入储液罐内；氧含量测试仪，用于检测储液罐内气体的含氧量并生成检测信号；以及，控制装置，连接于所述氧含量测试仪和除氧机，用于将接收的检测信号与预设氧含量阈值相比较，若所述检测信号超过所述预设氧含量阈值，所述控制装置控制所述除氧机启动，否则，控制所述除氧机停机。电池系统工作时，通过氧含量测试仪检测储液罐内气体的含氧量并生成检测信号，控制装置内预存有预设氧含量阈值，当控制装置接收到检测信号时，即将检测信号表示的氧含量信息与预设氧含量阈值相比较，当该检测信号超过预设氧含量阈值时，控制装置即控制除氧机启动，除氧机将储液罐内的空气抽出进行除氧处理，经过除氧处理后去除空气中含有的氧气，再将处理后的空气重新注入储液罐内，而去除的氧气可以直接排至大气中，经过除氧机连续处理后，即可使储液罐内的氧含量最终达到预设氧含量阈值以下，而低氧含量的空气可以极大程度的防止电解液氧化，此时控制装置即控制除氧机停机，以降低能耗；与现有技术相比，通过除氧的方式相较注入氮气的方式成本更低，且除氧机在循环过程中能够尽量保持储液罐内外气压稳定，避免高压带来的安全隐患，同时无需考虑油膜破损及对电解液造成的影响，更易于实现，且稳定性更高。