一种钒电解液电解生产方式及其装置的制作方法

1.本发明属于电化学储能技术领域，更具体的说是涉及一种钒电解液电解生产方式及其装置。


背景技术：

2.液流电池一种新型的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品；液流电池通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应实现电能和化学能的相互转化，充电时，正极发生氧化反应使活性物质价态升高，负极发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反，但是现有的液流电池使用时电堆内部负极在发生还原反映后会有固体的析出，影响液流电池的使用寿命，因此，如何提供一种能够解决负极析出固体的生产方式是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种钒电解液电解生产方式及其装置，结构简单，使用方便，能够防止电堆内部负极v2o5、s等固体的析出，延长电堆的使用寿命。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种钒电解液电解生产装置，包括：阀门组件、第一循环泵以及第二循环泵，所述储液组件包括第一储液桶以及第二储液桶，所述阀门组件包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门以及第八阀门，所述电堆包括第一反应腔、第二反应腔、隔膜以及极板；所述第一反应腔以及所述第二反应腔通过所述隔膜连通，所述第一反应腔以及所述第二反应腔内均设置有所述极板；所述第一循环泵与所述第一反应腔连通，所述第二循环泵与所述第二反应腔连通；所述第一储液桶与所述第一反应腔连通的管路上设置有第一阀门，所述第一储液桶与所述第二反应腔连通的管路上设置有第二阀门，所述第一储液桶与所述第一循环泵连通的管路上设置有第三阀门，所述第一储液桶与所述第二循环泵连通的管路上设置有第四阀门，所述第二储液桶与所述第一反应腔连通的管路上设置有第五阀门，所述第二储液桶与所述第二反应腔连通的管路上设置有第六阀门，所述第二储液桶与所述第一循环泵连通的管路上设置有第七阀门，所述第二储液桶与所述第二循环泵连通的管路上设置有第八阀门。
6.进一步的，所述第一循环泵与所述第一反应腔下端连通，所述第二循环泵与所述第二反应腔下端连通，所述第一储液桶与所述第一反应腔上端连通，所述第一储液桶与所述第二反应腔上端连通，所述第二储液桶与所述第一反应腔上端连通，所述第二储液桶与所述第二反应腔上端连通。
7.进一步的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门以及第八阀门均为电磁阀。
8.一种钒电解液电解生产方式，包括以下步骤：
9.储液组件与电堆反应腔一一对应连通，每生产一次电解液后对电堆正负极进行反极操作，同时将储液组件与电堆反应腔交换连通。
10.进一步的，包括以下步骤：
11.第一次循环时，所述第一反应腔内的极板与充电侧正极连通，所述第二反应腔内的极板与充电侧负极连通，关闭所述第二阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第七阀门，打开所述第一阀门、所述第三阀门、所述第六阀门以及所述第八阀门，此时所述第一储液桶内的液体通过所述第一循环泵进入所述第一反应腔，所述第二储液桶内的液体通过所述第二循环泵进入所述第二反应腔，反应完成后，所述第一反应腔内的液体流入所述第一储液桶，所述第二反应腔内的液体流入所述第二储液桶；
12.第二次循环时，所述第一反应腔内的极板与充电侧负极连通，所述第二反应腔内的极板与充电侧正极连通，打开第二阀门、第四阀门、第五阀门以及第七阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第六阀门以及第八阀门，此时第一储液桶内的液体通过第二循环泵进入第二反应腔，第二储液桶内的液体通过第一循环泵进入第一反应腔，反应完成后，第一反应腔液体流入第二储液桶，第二反应腔液体流入第一储液桶。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明能够通过控制阀门的开闭进而控制储液桶与电堆的连通方式，以及电堆正负极的反极操作，将电堆内部负极析出的固体重新氧化，从而清理析出的固体，延长液流电池使用寿命。
附图说明
15.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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为本发明电堆的结构示意图。
18.其中，图中：
19.1-电堆；2-第一储液桶；3-第二储液桶；4-第一循环泵；5-第二循环泵；6-第一电磁阀；7-第二电磁阀；8-第三电磁阀；9-第四电磁阀；10-第五电磁阀；11-第六电磁阀；12-第七电磁阀；13-第八电磁阀；14-极板；15-隔膜；16-第一反应腔；17-第二反应腔。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.参阅附图1-2，本发明提供了一种钒电解液电解生产装置，包括：储液组件、阀门组件、循环泵以及电堆1，阀门组件均采用电磁阀，储液组件包括第一储液桶2以及第二储液桶3，循环泵包括第一循环泵4以及第二循环泵5，阀门包括第一电磁阀6、第二电磁阀7、第三电
磁阀8、第四电磁阀9、第五电磁阀10、第六电磁阀11、第七电磁阀12、第八电磁阀13，电堆1包括第一反应腔16、第二反应腔17、隔膜15以及极板14；第一反应腔16以及第二反应腔17通过隔膜15连通，第一反应腔16以及第二反应腔17内均设置有极板14；
22.第一储液桶2与第二循环泵5连通的管路上设置有第八电磁阀13，第一循环泵4与第一反应腔16、第二循环泵5与第二反应腔17、第一储液桶2与第一反应腔16、第一储液桶2与第二反应腔17、第一储液桶2与第一循环泵4、第一储液桶2与第二循环泵5、第二储液桶3与第一反应腔16、第二储液桶3与第二反应腔17、第三储液桶与第一循环泵4以及第三储液桶与第二循环泵5均通过密封管路连通；
23.第一循环泵4与第一反应腔16下端连通，第二循环泵5与第二反应腔17下端连通，第一储液桶2与第一反应腔16上端连通的管路上设置有第一电磁阀6，第一储液桶2与第二反应腔17上端连通的管路上设置有第二电磁阀7，第一储液桶2与第一循环泵4连通的管路上设置有第三电磁阀8，第一储液桶2与第二循环泵5连通的管路上设置有第四电磁阀9，第二储液桶3与第一反应腔16上端连通的管路上设置有第五电磁阀10，第二储液桶3与第二反应腔17上端连通的管路上设置有第六电磁阀11，第三储液桶与第一循环泵4连通的管路上设置有第七电磁阀12；
24.该装置的电磁阀开关控制、电堆正负极转换能够通过电控柜统一进行控制，在切换电堆正负极的同时使该次循环打开需要打开的阀门组合，并关闭需要关闭的阀门组合；第一储液桶2以及第二储液桶3内的原液均为4价硫酸氧钒溶液，无其他引入与损耗；4价硫酸氧钒溶液从电堆1下端进入，从电堆1上端流出，能够使4价硫酸氧钒溶液充分氧化还原；4价硫酸氧钒溶液在经过电堆的正极和负极的时候分别被氧化和还原，最终制备得到3.5价硫酸氧钒产品，以及4.5价硫酸氧钒副产品，3.5价硫酸氧钒产品流入第二储液桶3，4.5价硫酸氧钒副产品流入第一储液桶2，成品3.5价电解液一直在第二储液桶3内，方便规模化生产，防止误操作的产生，同时4.5价硫酸氧钒副产品一直在第一储液桶2内，方便装入反应炉内还原为成4价硫酸氧钒溶液，并再次进行生产使用。
25.工作原理：
26.第一次循环时，第一反应腔16内的极板与充电侧正极连通，第二反应腔17内的极板与充电侧负极连通，关闭第二电磁阀7、第四电磁阀9、第五电磁阀10以及第七电磁阀12，打开第一电磁阀6、第三电磁阀8、第六电磁阀11以及第八电磁阀13，此时第一储液桶2内含有4价钒的硫酸氧钒溶液通过第一循环泵4进入第一反应腔16进行氧化反应，第二储液桶3内含有4价钒的硫酸氧钒溶液通过第二循环泵5进入第二反应腔17进行还原反应，反应完成后，第一反应腔16内的4.5价硫酸氧钒副产品流入第一储液桶2，第二反应腔17内的3.5价硫酸氧钒产品流入第二储液桶3；
27.第二次循环时，第一反应腔16内的极板与充电侧负极连通，第二反应腔17内的极板与充电侧正极连通，打开第二电磁阀7、第四电磁阀9、第五电磁阀10以及第七电磁阀12，关闭第一电磁阀6、第三电磁阀8、第六电磁阀11以及第八电磁阀13，此时第一储液桶2内的4价钒的硫酸氧钒溶液通过第二循环泵5进入第二反应腔17氧化反应，第二储液桶3内的4价钒的硫酸氧钒溶液通过第一循环泵4进入第一反应腔16进行还原反应，反应完成后，第一反应腔16内的3.5价硫酸氧钒产品流入第二储液桶3，第二反应腔17内的4.5价硫酸氧钒副产品流入第一储液桶2；
28.以上步骤继续循环切换进行生产，通过对生产过程中，每生产一次电解液后对电堆1正负极进行反极操作，可以将电堆内部负极v2o5、s等析出的固体再次还原，延长电堆的使用寿命。
29.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种钒电解液电解生产装置，其特征在于，包括：阀门组件、第一循环泵以及第二循环泵，所述储液组件包括第一储液桶以及第二储液桶，所述阀门组件包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门以及第八阀门，所述电堆包括第一反应腔、第二反应腔、隔膜以及极板；所述第一反应腔以及所述第二反应腔通过所述隔膜连通，所述第一反应腔以及所述第二反应腔内均设置有所述极板；所述第一循环泵与所述第一反应腔连通，所述第二循环泵与所述第二反应腔连通；所述第一储液桶与所述第一反应腔连通的管路上设置有第一阀门，所述第一储液桶与所述第二反应腔连通的管路上设置有第二阀门，所述第一储液桶与所述第一循环泵连通的管路上设置有第三阀门，所述第一储液桶与所述第二循环泵连通的管路上设置有第四阀门，所述第二储液桶与所述第一反应腔连通的管路上设置有第五阀门，所述第二储液桶与所述第二反应腔连通的管路上设置有第六阀门，所述第二储液桶与所述第一循环泵连通的管路上设置有第七阀门，所述第二储液桶与所述第二循环泵连通的管路上设置有第八阀门。2.根据权利要求1所述的一种钒电解液电解生产装置，其特征在于，所述第一循环泵与所述第一反应腔下端连通，所述第二循环泵与所述第二反应腔下端连通，所述第一储液桶与所述第一反应腔上端连通，所述第一储液桶与所述第二反应腔上端连通，所述第二储液桶与所述第一反应腔上端连通，所述第二储液桶与所述第二反应腔上端连通。3.根据权利要求1所述的一种钒电解液电解生产装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门以及第八阀门均为电磁阀。4.一种钒电解液电解生产方式，其特征在于，包括以下步骤：储液组件与电堆反应腔一一对应连通，每生产一次电解液后对电堆正负极进行反极操作，同时将储液组件与电堆反应腔交换连通。5.根据权利要求4所述的一种钒电解液电解生产方式，其特征在于，包括以下步骤：第一次循环时，所述第一反应腔内的极板与充电侧正极连通，所述第二反应腔内的极板与充电侧负极连通，关闭所述第二阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第七阀门，打开所述第一阀门、所述第三阀门、所述第六阀门以及所述第八阀门，此时所述第一储液桶内的液体通过所述第一循环泵进入所述第一反应腔，所述第二储液桶内的液体通过所述第二循环泵进入所述第二反应腔，反应完成后，所述第一反应腔内的液体流入所述第一储液桶，所述第二反应腔内的液体流入所述第二储液桶；第二次循环时，所述第一反应腔内的极板与充电侧负极连通，所述第二反应腔内的极板与充电侧正极连通，打开第二阀门、第四阀门、第五阀门以及第七阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第六阀门以及第八阀门，此时第一储液桶内的液体通过第二循环泵进入第二反应腔，第二储液桶内的液体通过第一循环泵进入第一反应腔，反应完成后，第一反应腔液体流入第二储液桶，第二反应腔液体流入第一储液桶。

技术总结
本发明公开了一种钒电解液电解生产方式及其装置，属于电化学储能技术领域，包括：阀门组件、第一循环泵以及第二循环泵，储液组件包括第一储液桶以及第二储液桶，电堆包括第一反应腔、第二反应腔、隔膜以及极板；第一反应腔以及第二反应腔通过隔膜连通，第一反应腔以及第二反应腔内均设置有极板；第一循环泵与第一反应腔连通的管路，第二循环泵与第二反应腔连通的管路，第一储液桶与第一反应腔、第二反应腔、第一循环泵以及第二循环泵连通的管路，第二储液桶与第一反应腔、第二反应腔、第一循环泵以及第二循环泵连通的管路均设置有阀门，本发明能够防止电堆内部负极V2O5、S等固体的析出，延长电堆的使用寿命。长电堆的使用寿命。长电堆的使用寿命。


技术研发人员：王远望
受保护的技术使用者：湖南汇锋高新能源有限公司
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8