一种在线测量液流电池电解液电阻的方法技术

本发明专利技术公开了一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，具体涉及液流电池电阻测量方法领域，包括测量装置，所述测量装置包括电解液储槽、电解液管道、电化学分析仪、石墨电极和记录设备。本发明专利技术通过将两个石墨电极连接在电解液管道两端，与电解液管道内输送的电解液以及电化学分析仪形成一个电阻测量回路，并且根据电动缸移动调节两个电极之间电解液长度，测量出电解液电阻，并根据流量计测得的数值计算出电解液的横截面积，然后利用电阻率公式，计算电解液电阻率，进而得出电堆内电解液回路各部分的电阻值，最后根据放电时长和电阻控制调节液流电池的截止电压，避免电解液电阻受到温度和浓度变化而影响电池的自放电和电池的输出特性时，导致过充过放和缩短电池寿命。

A Method for On-line Measurement of Electrolyte Resistance of Liquid Flow Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种在线测量液流电池电解液电阻的方法
本专利技术涉及液流电池电阻测量方法
，更具体地说，本专利技术涉及一种在线测量液流电池电解液电阻的方法。
技术介绍
全钒液流电池(all-vanadiumredoxflowbattery:VRFB)的电堆一般由几十个单电池串联而成，单电池间用双极板连接，电解液通过公共输液总管并列分配到各个单电池，正负极储槽内的电解液分别用泵输送到电堆内进行循环。因此，当电堆内液路形成闭合回路、存在电势差时会有离子的定向迁移形成旁路电流，导致电荷损失、电流效率降低和能量效率降低；而现有的设备不能测量电解液的电阻，随着充电或放电，电解液的温度和浓度将发生变化，这将引起电解液电阻的变化，电解液电阻将影响电池的自放电和电池的输出特性，因此有必要在线测量电解液电阻，跟踪电池充放电的程度，调节充放电的截止电压。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，通过将两个石墨电极连接在电解液管道两端，与电解液管道内输送的电解液以及电化学分析仪形成一个电阻测量回路，并且根据电动缸移动调节两个电极之间电解液长度，测量出电解液电阻，并根据流量计测得的数值计算出电解液的横截面积，然后利用电阻率公式，计算电解液电阻率，进而得出电堆内电解液回路各部分的电阻值，最后根据放电时长和电阻控制调节液流电池的截止电压，避免电解液电阻受到温度和浓度变化而影响电池的自放电和电池的输出特性时，导致过充过放和缩短电池寿命。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，包括测量装置，所述测量装置包括电解液储槽、电解液管道、电化学分析仪、石墨电极和记录设备，所述电解液管道两端分别与电解液储槽连接，形成电解液回路，所述石墨电极设置为两个且分别设置于液流电池外部的一节电解液管道两端内部，所述石墨电极通过导线与电化学分析仪连接，所述石墨电极远离电解液管道的一端固定连接有电动缸，所述电解液管道内部设有流量计，所述电解液管道上连接有压力泵；测量装置的具体使用方法如下：步骤S1、线路铺设；首先分别从液流电池的正、负极电解液储槽引出电解液管道，将石墨电极与电动缸连接，取正、负极电解液储槽引出至液流电池外部的两个电解液管道，两端分别安装石墨电极和电动缸，两组石墨电极分别通过导线与电化学分析仪连接，然后将电动缸、流量计和压力泵分别与记录设备连接；步骤S2测量电阻；分别实时测量正、负极电解液的电阻和计算电阻率，具体包括以下步骤：步骤S2.1、记录设备控制压力泵工作，将电解液储槽内的电解液通过电解液管道输送至液流电池内部的每个单电池内，进而使液流电池进行充放电工作；步骤S2.2、两个石墨电极通电，与电解液管道内输送的电解液以及电化学分析仪形成一个电阻测量回路，电化学分析仪测量后得到电解液电阻，并将测量结果发送给记录设备，进行存储；步骤S2.3、两个石墨电极之间通过的电解液长度确定后，流量计实时监测电解液的流量，并将流量值发送给记录设备，计算出电解液的横截面积，记录设备再根据上述步骤中得到的电解液电阻计算电阻率，计算公式为：其中，R代表电阻，ρ代表电阻率，L代表两个石墨电极之间通过的电解液长度，S代表两个石墨电极之间通过电解液的横截面积；步骤S2.4、记录设备得到初始电阻值后，控制电动缸进行伸缩工作，电动缸带动两个石墨电极来回移动工作，从而改变两个石墨电极之间通过的电解液长度，多次改变长度测量电阻，计算电阻率，进而得出电堆内电解液回路各部分的电阻值，最后根据放电时长和电阻控制调节液流电池的截止电压。在一个优选地实施方式中，所述液流电池内部的每个单电池两端均通过公共输液总管与电解液管道连接。在一个优选地实施方式中，所述电化学分析仪通过数据线与记录设备信号连接，所述记录设备具体为计算机。在一个优选地实施方式中，所述电动缸一端传动连接有推杆，所述推杆一端贯穿电解液管道外壁且延伸至电解液管道内部与石墨电极固定连接，所述推杆与电解液管道活动卡接。在一个优选地实施方式中，所述推杆靠近石墨电极的一端内部设有空腔，所述空腔顶端以及推杆与石墨电极连接端面上均设有通孔，所述导线设置于空腔内部，所述导线一端贯穿推杆端面上的通孔与石墨电极连接以及另一端贯穿推杆顶端的通孔与电化学分析仪连接。在一个优选地实施方式中，所述流量计通过A/D转换器与记录设备连接，所述记录设备通过D/A转换器与压力泵和电动缸连接。本专利技术的技术效果和优点：1、本专利技术通过将两个石墨电极连接在电解液管道两端，与电解液管道内输送的电解液以及电化学分析仪形成一个电阻测量回路，并且根据电动缸移动调节两个电极之间电解液长度，测量出电解液电阻，并根据流量计测得的数值计算出电解液的横截面积，然后利用电阻率公式，计算电解液电阻率，进而得出电堆内电解液回路各部分的电阻值，最后根据放电时长和电阻控制调节液流电池的截止电压，避免电解液电阻受到温度和浓度变化而影响电池的自放电和电池的输出特性时，导致过充过放和缩短电池寿命；2、当对电池进行充/放电运行时，电解液中各组分的浓度、电解液的温度将发生变化，通过本专利技术测量方法可以实时测量电解液的电阻，避免因为充/放电过程中的电解液温度、浓度变化导致的电解液电阻变化不能及时监测，导致过充过放和缩短电池使用寿命。附图说明图1为本专利技术的整体测量电解液电阻的接线图。图2为本专利技术的整体电阻测量电路图。图3为本专利技术的电解液管道与电动缸连接结构示意图。图4为本专利技术的电解液管道与电动缸连接剖视图。图5为本专利技术的系统结构示意图。附图标记为：1电解液储槽、2电解液管道、3电化学分析仪、4石墨电极、5记录设备、6导线、7电动缸、8流量计、9压力泵、10推杆、11空腔、12通孔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。根据图1、2所示的一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，包括测量装置，所述测量装置包括电解液储槽1、电解液管道2、电化学分析仪3、石墨电极4和记录设备5，所述电解液管道2两端分别与电解液储槽1连接，形成电解液回路，所述石墨电极4设置为两个且分别设置于液流电池外部的一节电解液管道2两端内部，所述石墨电极4通过导线6与电化学分析仪3连接，所述石墨电极4远离电解液管道2的一端固定连接有电动缸7，所述电解液管道2内部设有流量计8，所述电解液管道2上连接有压力泵9；所述液流电池内部的每个单电池两端均通过公共输液总管与电解液管道2连接；所述电化学分析仪3通过数据线与记录设备5信号连接，所述记录设备5具体为计算机；测量装置的具体使用方法如下：步骤S1、线路铺设；首先分别从液流电池的正、负极电解液储槽1引出电解液管道2，将石墨电极4与电动缸7连接，取正、负极电解液储槽1引出至液流电池外部的两个电解液管道2，两端分别安装石墨电极4和电动缸7，两组石墨电极4分别通过导线6与电化学分析仪3连接，然后将电动缸7、流量计8和压力泵9分别与记录设备5连接；步骤S2、测量电阻；分别实时测量正、负极电解液的电阻和计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，其特征在于：包括测量装置，所述测量装置包括电解液储槽(1)、电解液管道(2)、电化学分析仪(3)、石墨电极(4)和记录设备(5)，所述电解液管道(2)两端分别与电解液储槽(1)连接，形成电解液回路，所述石墨电极(4)设置为两个且分别设置于液流电池外部的一节电解液管道(2)两端内部，所述石墨电极(4)通过导线(6)与电化学分析仪(3)连接，所述石墨电极(4)远离电解液管道(2)的一端固定连接有电动缸(7)，所述电解液管道(2)内部设有流量计(8)，所述电解液管道(2)上连接有压力泵(9)；测量装置的具体使用方法如下：步骤S1、线路铺设；首先分别从液流电池的正、负极电解液储槽(1)引出电解液管道(2)，将石墨电极(4)与电动缸(7)连接，取正、负极电解液储槽(1)引出至液流电池外部的两个电解液管道(2)，两端分别安装石墨电极(4)和电动缸(7)，两组石墨电极(4)分别通过导线(6)与电化学分析仪(3)连接，然后将电动缸(7)、流量计(8)和压力泵(9)分别与记录设备(5)连接；步骤S2、测量电阻；分别实时测量正、负极电解液的电阻和计算电阻率，具体包括以下步骤：步骤S2.1、记录设备(5)控制压力泵(9)工作，将电解液储槽(1)内的电解液通过电解液管道(2)输送至液流电池内部的每个单电池内，进而使液流电池进行充放电工作；步骤S2.2、两个石墨电极(4)通电，与电解液管道(2)内输送的电解液以及电化学分析仪(3)形成一个电阻测量回路，电化学分析仪(3)测量后得到电解液电阻，并将测量结果发送给记录设备(5)，进行存储；步骤S2.3、两个石墨电极(4)之间通过的电解液长度确定后，流量计(8)实时监测电解液的流量，并将流量值发送给记录设备(5)，计算出电解液的横截面积，记录设备(5)再根据上述步骤中得到的电解液电阻计算电阻率，计算公式为：...

【技术特征摘要】
1.一种在线测量液流电池电解液电阻的方法，其特征在于：包括测量装置，所述测量装置包括电解液储槽(1)、电解液管道(2)、电化学分析仪(3)、石墨电极(4)和记录设备(5)，所述电解液管道(2)两端分别与电解液储槽(1)连接，形成电解液回路，所述石墨电极(4)设置为两个且分别设置于液流电池外部的一节电解液管道(2)两端内部，所述石墨电极(4)通过导线(6)与电化学分析仪(3)连接，所述石墨电极(4)远离电解液管道(2)的一端固定连接有电动缸(7)，所述电解液管道(2)内部设有流量计(8)，所述电解液管道(2)上连接有压力泵(9)；测量装置的具体使用方法如下：步骤S1、线路铺设；首先分别从液流电池的正、负极电解液储槽(1)引出电解液管道(2)，将石墨电极(4)与电动缸(7)连接，取正、负极电解液储槽(1)引出至液流电池外部的两个电解液管道(2)，两端分别安装石墨电极(4)和电动缸(7)，两组石墨电极(4)分别通过导线(6)与电化学分析仪(3)连接，然后将电动缸(7)、流量计(8)和压力泵(9)分别与记录设备(5)连接；步骤S2、测量电阻；分别实时测量正、负极电解液的电阻和计算电阻率，具体包括以下步骤：步骤S2.1、记录设备(5)控制压力泵(9)工作，将电解液储槽(1)内的电解液通过电解液管道(2)输送至液流电池内部的每个单电池内，进而使液流电池进行充放电工作；步骤S2.2、两个石墨电极(4)通电，与电解液管道(2)内输送的电解液以及电化学分析仪(3)形成一个电阻测量回路，电化学分析仪(3)测量后得到电解液电阻，并将测量结果发送给记录设备(5)，进行存储；步骤S2.3、两个石墨电极(4)之间通过的电解液长度确定后，流量计(8)实时监测电解液的流量，并将流量值发送给记录设备(5)，计算出电解液的横截面积，记录设备(5)再根据上述步骤中得到的电解液电阻计算电阻率，计算公式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明华，于永进，张宗盛，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37