Einleitung: Spezifität des Vanadium-All-Fuel-Systems
Vanadium-All-Fuel-Flow-Batterie (VRFB), als ausgereifteste Flow-Batterie-Technologie, verwendet eine Schwefelsäurelösung von Vanadiumionen in verschiedenen Wertigkeitszuständen als Elektrolyt.
Dieser Elektrolyt ist stark korrosiv und seine Dichte variiert mit dem Ladezustand (SOC). Diese Eigenschaften stellen im Vergleich zu anderen Batteriesystemen besondere technische Anforderungen an die Füllstandsüberwachung.
Einfluss der Vanadiumelektrolyteigenschaften auf die Überwachung
Stark korrosiv: Die Schwefelsäureumgebung erfordert, dass die Kontaktteile des Sensors oder der Behälterkontaktteile aus hochwertigen korrosionsbeständigen Materialien
wie PTFE, bestimmten Legierungen oder speziellen Beschichtungen bestehen.
Dichteschwankung: Die Elektrolytdichte schwankt mit dem SOC im Bereich von 1,2–1,4 g/cm³, was die Genauigkeit herkömmlicher Schwimmersensoren beeinträchtigt, jedoch keinen Einfluss auf kapazitive Sensoren hat.
Betriebstemperaturbereich: Die Betriebstemperatur des Elektrolyten beträgt typischerweise 5–45 °C und der Sensor muss innerhalb dieses Bereichs stabil bleiben.
Anpassungsschema für kapazitive Füllstandssensoren
Materialauswahl: Hastelloy-Sonden oder vollständig gekapselte kapazitive PTFE-Sensoren werden bevorzugt, um eine langfristige Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.
Installationsmethode: Die berührungslose Installation kann Korrosionsprobleme vollständig lösen, jedoch müssen die Wandstärke und das Material des Behälters berücksichtigt werden.
Genauigkeitsanforderungen: Es wird empfohlen, ein Modell mit einer Genauigkeit von ≤ ±1 mm zu wählen, um den Anforderungen einer präzisen Verwaltung des Elektrolytgleichgewichts gerecht zu werden.
Empfehlungen zur Systemintegration
Installieren Sie Füllstandssensoren sowohl in positiven als auch in negativen Elektrolyttanks.
Verwenden Sie den 4-20-mA-Analogausgang zur kontinuierlichen Überwachung.
Legen Sie im BMS einen Alarmschwellenwert für den Füllstandsunterschied fest (normalerweise 3–5 % der Höhe des Flüssigkeitsspiegels).
Fazit: Die Füllstandüberwachung von Vanadium-Redox-Flow-Batterien erfordert eine umfassende Berücksichtigung der Elektrolyteigenschaften und Systemanforderungen.
Kapazitive berührungslose Füllstandsensoren sind aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und hohen Genauigkeit die optimale Wahl.
