本实用新型涉及电力储能领域，具体地指一种全钒液流电池的溶液价态平衡装置。
背景技术：
全钒液流电池的功率和容量相互独立，电池功率取决于电堆的功率，电池的能量储存在电解液中。由此可见，电解液是全钒液流电池的核心。对于全钒电池储能系统，既需要高浓度的电解质溶液以实现电池的高能量密度，又要求它有高稳定性和高电化学活性以实现高的倍率放电特性、电压效率、能量效率和低的维护成本。电解液性能对全钒液流电池的性能影响极大。
目前全钒液流电池中最常用的隔膜是全氟磺酸质子交换膜，最有代表性的是杜邦公司生产的Nafion膜，但在应用中会出现较高的钒离子渗透率和较高的透水率的现象，即经过多次充放电循环过程后，钒离子和水的净渗透方向是由负极到正极，会导致多次循环过程正极电解液的体积逐渐增加。这种现象会使全钒液流电池产生正负极压力差，正负极电解液浓度产生差异，并影响全钒液流电池的性能。
专利号CN201410040024.X公开了一种钒电池及其电解液再平衡的方法，其核心思想在于提供了一种钒电池，包括电池堆、正极电解液储罐以及负极电解液储罐，且正极电解液储罐与电池堆连接，形成第一循环回路；负极电解液储罐与电池堆连接，形成第二循环回路。其中，钒电池还包括低价钒离子溶液供应装置和高价钒离子溶液回收装置，低价钒离子溶液供应装置用于向正极电解液储罐通入低价钒离子溶液，低价钒离子为二价钒离子和/或三价钒离子；高价钒离子溶液回收装置用于回收正极电解液储罐中多余的高价钒离子溶液，高价钒离子为四价和/或五价钒离子。该专利主要针对电池的正极和负极发生副反应，导致正、负极溶液中各种价态钒离子浓度的失衡，造成电池系统的容量衰减的问题，没有考虑因隔膜导致钒电池长期使用的电解液的不平衡的问题。
专利号CN200810012119.5公开了一种钒电池溶液的制备或容量调节的方法及其专用装置，其核心思想在于其所采用的电解装置包括电解池组、阳极电解液储罐、阴极电解液储罐、液体输送管路和泵，采用强制对流的方式，使分别储存在阳极电解液储罐和阴极电解液储罐中的阳极电解液和阴极电解液分别流过电解池组的阳极和阴极，在所述的电解池组的阳极和阴极间施加一个电压，产生可生成氧气和可使钒化合物还原的直流电，在完成电化学氧化和还原反应后，流过电解池组阳极和阴极的阳极电解液和阴极电解液分别返回到阳极电解液储罐和阴极电解液储罐。
专利号CN200910210176.9公开了一种钒电池溶液的制备或容量调节的方法及其专用装置，其特征在于所述正极电解液储槽和所述负极电解液储槽通过管道保持液体连通。但该方法实现溶液混合需要的时间较长，且在电堆设计时需要增加管道，增大了系统的成本。
论文《全钒氧化还原液流电池用Nafion/有机硅复合膜》中采用原位化学反应的方法制备了Nafion/有机硅复合膜，测试结果表明，所制备复合膜具有优异的阻水性能。此外，使用该隔膜的全钒液流电池经过80次充放电后性能几乎无衰减。该方法采用化学反应的方法对隔膜进行改性，阻水能力得到一定提高，但是不适合大规模工业化应用，且成本较高。此外，改性膜化学稳定性较差，使用寿命短，不仅成本高，难以工业化推广，而且阻钒离子能力有待提高。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是要提供一种全钒液流电池的溶液价态平衡装置，可以解决长期使用的全钒液流电池的价态及浓度不均衡的问题，恢复和提高长期使用的全钒液流电池的性能。同时该装置具有安装拆卸方便，使用过程对全钒液流电池无影响，操作简单、安全、便于控制、结构简单、节省人力等优点。
为实现上述目的，本实用新型所设计的一种全钒液流电池的溶液价态平衡装置，它包括全钒液流电池电堆、负极储液罐和正极储液罐，所述负极储液罐底部设有负极进液主管道，所述正极储液罐底部设有正极进液主管道，所述负极储液罐通过负极泵和负极进液主管道与全钒液流电池电堆的负极进液端连通，所述正极储液罐通过正极泵和正极进液主管道与全钒液流电池电堆的正极进液端连通；
所述全钒液流电池电堆上还设有负极回液主管道和正极回液主管道，所述负极回液主管道将全钒液流电池电堆负极出液端与负极储液罐顶部连通，所述正极回液主管道将全钒液流电池电堆正极出液端与正极储液罐顶部连通；
所述价态平衡装置还包括负-正引流管、正-负引流管和回流管，所述负-正引流管上设有负-正引流泵，所述正-负引流管上设有正-负引流泵，所述回流管上设有回流泵；
所述负-正引流管将负极进液主管道与正极回液主管道连通，所述正-负引流管将正极进液主管道与负极回液主管道连通，所述回流管将负极储液罐和正极储液罐连通。
进一步地，所述负-正引流管连接在负极泵输出端，所述负极泵作为负-正引流泵使用。
更进一步地，所述正-负引流管连接在正极泵输出端，所述正极泵作为正-负引流泵使用。
更进一步地，所述负-正引流管、正-负引流管和回流管均为耐酸耐腐蚀材料制成。
作为优选项，所述回流管两端分别连接在负极储液罐底部和正极储液罐底部。
作为优选项，所述负极泵、正极泵、负-正引流泵和正-负引流泵均为单向泵，所述回流泵为双向泵。
本实用新型的优点在于：其可快速解决因长期使用及特殊状况使得价态及浓度不均衡的问题，进而提高和恢复全钒液流电池的性能。操作简单，通用性强，可充分利用已有管道或泵，适合应用在不同场合的全钒液流电池。安装拆卸方便，使用对全钒液流电池无影响。具有操作简单、安全、便于控制、结构简单、节省人力等优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：全钒液流电池电堆1、负极储液罐2、正极储液罐3、负极泵4、正极泵5、负极进液主管道6、正极进液主管道7、负极回液主管道8、正极回液主管道9、负-正引流管10、正-负引流管11、回流管12、负-正引流泵13、正-负引流泵14、回流泵15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：
如图1所示的一种全钒液流电池的溶液价态平衡装置，包括全钒液流电池电堆1、负极储液罐2和正极储液罐3，负极储液罐2底部设有负极进液主管道6，正极储液罐3底部设有正极进液主管道7，负极储液罐2通过负极泵4和负极进液主管道6与全钒液流电池电堆1的负极进液端连通，正极储液罐3通过正极泵5和正极进液主管道7与全钒液流电池电堆1的正极进液端连通；全钒液流电池电堆1上还设有负极回液主管道8和正极回液主管道9，负极回液主管道8将全钒液流电池电堆1负极出液端与负极储液罐2顶部连通，正极回液主管道9将全钒液流电池电堆1正极出液端与正极储液罐3顶部连通。
价态平衡装置中还包括负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12，负-正引流管10上设有负-正引流泵13，负-正引流管10连接在负极泵4输出端，负极泵4作为负-正引流泵13使用。正-负引流管11上设有正-负引流泵14，负-正引流管10连接在负极泵4输出端，负极泵4作为负-正引流泵13使用。回流管12上设有回流泵15；负-正引流管10将负极进液主管道6与正极回液主管道9连通，正-负引流管11将正极进液主管道7与负极回液主管道8连通，回流管12将负极储液罐2和正极储液罐3连通，回流管12两端分别连接在负极储液罐2底部和正极储液罐3底部。负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12均为耐酸耐腐蚀材料制成。所述负极泵4、正极泵5、负-正引流泵13和正-负引流泵14均为单向泵，所述回流泵15为双向泵。
实施例1：
利用已有管道，关闭全钒液流电池电堆1的所有阀门，将负-正引流管10安装在负极泵4的输出端；然后将负-正引流管10和回流管12的阀门打开，并打开负极泵4与回流泵15的电源，此时控制回流泵15的引流方向为正极储液罐3到负极储液罐2；最后待负极储液罐2和正极储液罐3的电解液混合均匀后，关闭负极泵4与回流泵15的电源，关闭负-正引流管10和回流管12的阀门，拆除负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12，并还原全钒液流电池。
实施例2：
利用已有管道，关闭全钒液流电池电堆1的所有阀门，将正-负引流管11安装在正极泵5的输出端；然后将正-负引流管11和回流管12的阀门打开，并打开正极泵5与回流泵15的电源，此时控制回流泵15的引流方向为负极储液罐2到正极储液罐3；最后待负极储液罐2和正极储液罐3的电解液混合均匀后，关闭正极泵5与回流泵15的电源，关闭正-负引流管11和回流管12的阀门，拆除负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12，并还原全钒液流电池。
实施例3：
利用已有管道，关闭全钒液流电池电堆1的所有阀门，将负-正引流管10安装在负极泵4的输出端，正-负引流管11安装在正极泵5的输出端；然后将负-正引流管10和正-负引流管11的阀门打开，并打开负极泵4与正极泵5的电源；最后待负极储液罐2和正极储液罐3的电解液混合均匀后，关闭负极泵4与正极泵5的电源，关闭负-正引流管10和正-负引流管11的阀门，拆除负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12，并还原全钒液流电池。
实施例4：
利用已有管道，关闭全钒液流电池电堆1的所有阀门，将负-正引流管10安装在负极泵4的输出端，正-负引流管11安装在正极泵5的输出端；然后将负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12的阀门打开，并打开负极泵4与正极泵5的电源；最后待负极储液罐2和正极储液罐3的电解液混合均匀后，关闭负极泵4与正极泵5的电源，关闭负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12的阀门，拆除负-正引流管10、正-负引流管11和回流管12，并还原全钒液流电池。
最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。