【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液流电池，特别涉及一种铁铬液流电池容量再平衡方法和系统。
技术介绍
1、液流电池是一种新型的大型电化学储能装置，充电时将电能储存在电解质溶液中，放电时将储存的能量转化为电能释放出来。电池的输出功率取决于电池堆的大小和数量，储存容量取决于电解液的浓度和体积。在电池充放电过程中，仅正负极电解液中的离子价态发生变化，电解液可再生循环使用，运行安全。
2、在所有液流电池中，铁-铬液流电池由于铁和铬的低成本，具有很大的应用前景。然而，在铁铬液流电池长期运行中，由于析氢副反应的发生会导致正极铁离子的不平衡，使得fe2+欠缺fe3+过剩，最终使得电池容量下降。目前通常采用催化剂沉积的措施，抑制析氢发生，由于催化效率等原因，仍然存在少量氢气析出的情况。
3、因此，通过一些方法使正负极电解液活性离子浓度恢复至初始状态使得电池系统容量得以恢复是目前铁-铬液流电池重点研发技术之一。
4、现有技术中，早期在nasa的铁-铬液流电池系统研究中，采用fe3+-h2再平衡电池，实现容量恢复，但其氢电极需要使用pt或w催化剂，而pt会通过离子膜渗透到负极电解液中，从而污染负极电解液，此外pt较为昂贵，不适合工业化应用；w催化剂稳定性较差，使用一段时间会发生失活现象。
5、例如，公开号为cn105702997a的专利技术专利申请中采用通过再平衡电池电解还原的方法还原fe3+，其中再平衡电池正极溶液为含有活性阳离子的正极电解液，负极溶液为主系统液流电池的正极储罐，但此方法中再平衡溶液成本高，且每次再平衡
6、例如，公开号为cn217485504u技术专利中采用通过再平衡电池电解还原的方法还原fe3+，其中再平衡电池正极溶液为盐酸，负极溶液为主系统液流电池的正极储罐，但此方法中再平衡溶液为管制药品，购置不易且需要相应资质，会产生氯气这类有毒气体，后续的废酸废碱量较大，处理废液费用较高。
7、综上所述，现有的液流电池容量再平衡方法和装置存在流程复杂、成本高等问题，因此，亟需一种高效、便捷、易操作地实现容量再平衡的方法和系统。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种铁铬液流电池容量再平衡方法和系统，采用以下技术方案：
2、一种铁铬液流电池容量再平衡方法，包括以下步骤：通过再平衡溶液储罐、再平衡电堆与主系统电解液储罐中的一个组成一套液流电池系统，再平衡溶液储罐内装有设定浓度的氯化铵溶液；氨气反应溶解罐内装有氨水与氯化铵混合溶液；控制液流电池系统按照需求进行充电，还原主系统正极电解液中的fe3+或主系统负极电解液中的cr3+；再平衡过程中，将再平衡溶液储罐内产生的氮气和氯气排入氨气反应溶解罐；当检测到氨气反应溶解罐内溶液ph值小于设定值时，调节氨气气瓶7内的氨气按照设定流量进入氨气反应溶解罐，进入氨气反应溶解罐的氨气与再平衡溶液储罐内充电过程中产生的氯气发生反应，生成氮气和氯化铵；当检测到再平衡溶液储罐内溶液ph值大于设定值时，将氨气反应溶解罐内析出的氯化铵转移至再平衡溶液储罐内。
3、进一步的，还包括以下步骤：将氨气反应溶解罐内的氮气通过水溶液吸收过滤未反应完全的氨气后排出。
4、进一步的，再平衡溶液储罐为再平衡电堆的正极电解液储罐，主系统电解液储罐中的一个为再平衡电堆的负极电解液储罐。
5、进一步的，还包括以下步骤：根据主系统电解液储罐需要补充的容量和再平衡溶液储罐在再平衡过程中产生氯气的速率，确定向氨气反应溶解罐内供入氨气的供应速率和氨气反应溶解罐内氯化铵的生成速率。
6、进一步的，还包括以下步骤：根据主系统电解液储罐需要补充的容量，确定需要的氨气的物质的总量和氨气反应溶解罐内生成的氯化铵的总量；
7、根据氨气反应溶解罐内生成的氯化铵的总量和氨气反应溶解罐内液体灌装体积，确定氨气反应溶解罐内生成的氯化铵的终浓度；
8、根据再平衡溶液储罐内液体灌装体积和需要的氨气的物质的总量，确定再平衡溶液储罐内氯化铵的初始浓度。
9、进一步的，还包括以下步骤：根据20℃氯化铵的溶解度，确定主系统电解液储罐需要补充的容量与再平衡溶液储罐内液体灌装体积的比值，以及主系统电解液储罐需要补充的容量与氨气反应溶解罐内液体灌装体积的比值。
10、本专利技术还提供一种铁铬液流电池容量再平衡系统，用于所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，包括再平衡溶液储罐、再平衡电堆、氨气反应溶解罐、氨气气瓶、控制单元、第一ph测量仪、第二ph测量仪和氯化铵晶体转移管路；
11、其中，所述再平衡溶液储罐、所述再平衡电堆与所述主系统电解液储罐中的一个组成一套液流电池系统，所述主系统电解液储罐包括主正极电解液储罐和主负极电解液储罐；
12、所述再平衡溶液储罐的气体出口通过第一气相管道与所述氨气反应溶解罐连接，所述氨气反应溶解罐通过第二气相管道与所述氨气气瓶连接，所述第一ph测量仪设置在所述氨气反应溶解罐上，并与所述控制单元通信连接；所述第二ph测量仪设置在所述再平衡溶液储罐上，并与所述控制单元通信连接；所述氯化铵晶体转移管路的两端分别与所述氨气反应溶解罐、所述再平衡溶液储罐连接。
13、进一步的，所述氯化铵晶体转移管路上还设置有阀门，所述阀门与所述控制单元通信连接。
14、进一步的，所述第二气相管道上还设置有流量控制装置，所述流量控制装置与所述控制单元通信连接。
15、进一步的，还包括正极溶液循环泵和负极溶液循环泵；
16、其中，所述再平衡电堆的负极与所述主正极电解液储罐或所述主负极电解液储罐之间通过所述负极溶液循环泵实现负极电解液的循环；
17、所述再平衡电堆的正极与所述再平衡溶液储罐之间通过所述正极溶液循环泵实现正极电解液的循环。
18、进一步的，还包括尾气吸收过滤罐；
19、所述氨气反应溶解罐的气体出口通过第三气相管道与所述尾气吸收过滤罐连通。
20、进一步的，所述尾气吸收过滤罐内装有水溶液。
21、本专利技术的有益效果：
22、1、本专利技术的再平衡方法适用于工程化应用，操作简便，可在线恢复铁铬液流电池容量系统，能够实现电池的长期运行和电解液的高效利用。
23、2、本专利技术中再平衡药品为液氨，本再平衡工艺产生的废气为氮气，绿色安全无污染、可直接排放；工艺无其它“三废”产生。
24、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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1.一种铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，
4.根据权利要求1-3任一所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
7.一种铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，用于权利要求1-6任一所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，包括再平衡溶液储罐、再平衡电堆、氨气反应溶解罐、氨气气瓶、控制单元、第一PH测量仪、第二PH测量仪和氯化铵晶体转移管路；
8.根据权利要求7所述的铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，所述氯化铵晶体转移管路上还设置有阀门，所述阀门与所述控制单元通信连接。
9.根据权利要求7所述的铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，所述第
10.根据权利要求7-9任一所述的铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，还包括正极溶液循环泵和负极溶液循环泵；
11.根据权利要求7-9任一所述的铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，还包括尾气吸收过滤罐；
12.根据权利要求11所述的铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，所述尾气吸收过滤罐内装有水溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，
4.根据权利要求1-3任一所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，其特征在于，还包括以下步骤：
7.一种铁铬液流电池容量再平衡系统，其特征在于，用于权利要求1-6任一所述的铁铬液流电池容量再平衡方法，包括再平衡溶液储罐、再平衡电堆、氨气反应溶解罐、氨气气瓶、控制单元、...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁美乐，李京浩，李晓蒙，张谨奕，张蓉，刘滢，
申请(专利权)人：北京和瑞储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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