阅读说明：本技术 钒电池电解液还原装置 (Vanadium cell electrolyte reduction device ) 是由 刘帅舟 史小虎 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种钒电池电解液还原装置,其为一个管型电解池,主要由阳极管体(2)、阴极管体(1)和中间隔膜(3)构成,其特征在于,所述阴极管体为开放式,包括框架和安装在该框架上的阴极板(6),所述阳极管体(2)为封闭式,使得阳极中的电解液被隔离在阳极管体内,所述还原装置还具有支撑件(7),允许所述还原装置稳固地置于钒电池系统储液罐的注液口内。本发明相对于现有技术中的钒电池电解液还原装置实现了轻型化、便捷化。(The invention provides a vanadium battery electrolyte reduction device, which is a tubular electrolytic cell and mainly comprises an anode tube body (2), a cathode tube body (1) and a middle diaphragm (3), and is characterized in that the cathode tube body is open and comprises a frame and a cathode plate (6) arranged on the frame, the anode tube body (2) is closed, so that electrolyte in an anode is isolated in the anode tube body, and the reduction device is also provided with a support (7) for allowing the reduction device to be stably placed in a liquid filling port of a liquid storage tank of a vanadium battery system. Compared with the vanadium battery electrolyte reduction device in the prior art, the vanadium battery electrolyte reduction device is light and convenient.)

钒电池电解液还原装置

技术领域

本发明涉及可再生能源的装置领域，具体涉及用于液流电池的装置，更具体涉及钒电解液的恢复装置。

背景技术

钒电池具有功率大、容量大、效率高、寿命长、绿色环保等一系列优点，在风光发电、电网调峰、不间断电源和应急电源等领域有着良好的应用前景。

钒电池通常以3.5价(V(Ⅲ)/V(Ⅳ)＝1：1)的电解液为初始电解液，按等体积分别注入正、负极电解液储罐，通过泵将电解液由储罐分别输送至电堆的正、负极进行电化学反应，后又回到电解液储罐中，不断循环流动，以此完成充放电。经过多次充放电循环后，由于钒离子跨膜迁移、析氢、析氧等副反应，以及系统气密性变差导致的负极电解液被氧化等原因，将出现正负极电解液离子价态不匹配，导致电池容量衰减，影响电池性能，降低电池的使用寿命。通过调整正、负极电解液的钒离子平均价态的方法可恢复电池的容量。

常用的调整离子价态恢复电池容量的方法有化学还原法和电解还原法。化学还原法是通过向正极电解液内加入一定量的还原剂；电解还原法则是通过外置电解装置对钒电池正极电解液进行电解还原。

中国专利申请公开CN 103035963 A披露一种原位恢复电池容量的方法，以有机、无机或其复合还原剂对正极电解液进行价态还原，工艺简单，原料易得，无需外界设备辅助。但该方法需要在电池充放电、正极电解液循环流动的条件下进行，采用有机还原剂时会产生大量气体，易对电堆甚至整个钒电池系统产生威胁；还原剂用量难以精确，且易引入杂质。中国专利公开CN 204257760 U公开一种移动式大功率型全钒液流电池电解液在线恢复装置，将电解装置及管道输送系统集成于移动式箱体内，可以现场对钒电解液进行在线恢复，省去了电解液的中转过程，操作简单，但该装置需要集成的管道、泵、阀较多，能耗大，且易残留钒电解液，对不同的钒电池造成交叉污染；集成后的箱体体积、重量较大，不利于运输至钒电池系统现场。

发明内容

本发明的目的是将现有技术中的钒电池电解液还原装置轻型化、便捷化。

本发明因此提供一种钒电池电解液还原装置，其为一个管型电解池，主要由阳极管体、阴极管体和中间隔膜构成。其中，阴极管体为开放式，包括框架和安装在该框架上的阴极板，阳极管体为封闭式，使得阳极中的电解液被隔离在阳极管体内，还原装置还具有支撑件，允许所述还原装置稳固地置于钒电池系统储液罐的注液口内。

在一个具体例中，所述支撑件为对称设置在所述阴极管体和阳极管体上部的对耳或者挂钩，允许所述还原装置挂在钒电池系统储液罐的注液口内。

在一个具体例中，所述框架包括上板件、下板件、用于固定中间隔膜的阴极板框，以及连接在所述上板件、下板件之间并且固定连接于所述阴极板框的骨架。

在一个具体例中，所述还原装置的阴极板安装在所述上、下板件的槽中。

在一个具体例中，所述还原装置的阴极板和阳极板的极耳位于阳极管体和阴极管体的上端。

在一个具体例中，所述阳极管体上端设有排气口。

在一个具体例中，所述阳极管体上端设有进液口。

在一个具体例中，所述阳极管体底部设有排液口。

本发明的装置根本性地改变了现有技术中的操作方式。本发明的钒电解液电解还原装置省去了常规电解装置中的管道输送系统与储液罐，成本低，能耗低；可以直接在电解液储罐内进行电解还原，无电解液中转步骤，且易于清洗，可有效避免引入杂质；该装置结构简单，便于运输至钒电池系统现场，节约了电解液返厂还原处理的输送费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的钒电解液还原装置的一个实施例的示意图。

图中：1—阴极管体、2—阳极管体、3—中间隔膜、4—阳极板极耳、5—阴极板极耳、6—阴极板、7—支撑件、8—排气口、9—进液口、10—下板件、13—骨架。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1示出的一个实施例，该钒电池电解液还原装置是一个管型电解池，主要由阳极管体2、阴极管体1和中间隔膜3构成，中间隔膜3夹在两个板框之间，在板框四周设多个螺孔，通过螺栓将阴极管体、阳极管体固定在一起。阴极管体1为开放式，主要由一个管体框架和安装在该框架上的阴极板6构成。管体框架包括一个上板件(图中未标出)、一个下板件10，阴极室板框可以看作是管体框架的一部分，该框架还包括连接在上板件、下板件之间并且固定连接于阴极板框的骨架13。阳极管体则为封闭式，使得阳极中的电解液被隔离在阳极管体内，还原装置还具有支撑件7，允许还原装置稳固地置于钒电池系统储液罐的注液口内。

在实施本发明时，选择该还原装置的横截面尺寸，使得其可以置于钒电池储液罐。当还原装置工作时，阴极的极板(图1中示出的多孔板)暴露在钒电池储液罐中，从而整个储液罐成为该电解池的阴极。而阳极管体形成的阳极室则是封闭的，通过将外电路连接到两个极耳5和4，就可以还原储液罐中的钒电解液，将高价钒离子还原成较低价。

控制还原终点可以通过时间设定或者实时的电位检测两种方法。前者根据待处理钒电解液的体积、浓度和钒离子价位计算出需要施加的电量，而得到需要电解的时间，达到该预定时间后即自动停止。后者是通过一个电位检测装置实时监测钒离子电位，达到预定值后自动停止电解还原。

本实施例中，支撑件为对称设置在阴极管体和阳极管体上部的对耳或者挂钩，允许还原装置挂在钒电池系统储液罐的注液口，使得阴极板6浸没在储液罐的电解液中。容易理解，其他形状或结构的辅助装置也是可以的，只要在完成还原工作后可以方便地移出还原装置储液罐即可。

如图1所示，还原装置的阴极板6通过阳极管体1的上、下板件固定安装，下板件10中设置凹槽，阴极板落在凹槽中。上板件设置过孔，极耳5穿过该过孔而固定。

阳极管体2形成封闭式的阳极反应区，以稀硫酸为阳极电解液。阳极管体2顶部设有进液口9，用于补充稀硫酸溶液。还设有排气口8，用于排放电解反应产生的氧气，底部设有排液口7，用于阳极液的更换。在工作状态，进、出液口处于常闭状态，通过阀门控制。

本发明还原装置的其他方面，皆可以采用电解池领域的公知技术，例如各部件的材料选择，部件的固定连接方式等等。

通过本发明的实施例可以理解，本发明的电解还原装置可直接由钒电池系统电解液储罐注液口插入罐内，通过支撑件固定于电解液储罐上，对钒电解液直接进行电解还原，省去了处理电解液的中转步骤，且易于清洗，可有效避免引入杂质。该装置省去了常规电解装置中的管道输送系统与储液罐，成本低，能耗低。该装置结构简单，便于运输至钒电池系统现场，节约了电解液返厂还原处理的输送费用。