[發(fā)明專利]一種薄膜式全釩液流儲(chǔ)能電池負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910049803.5
• 申請(qǐng)日: 2009-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN101872847A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏嘉琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏嘉琪
• 主分類號(hào): H01M2/00
• 分類號(hào): H01M2/00;H01M8/18;H01M10/36;H01M2/12;H01M10/48
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所屬技術(shù)領(lǐng)域

一種薄膜式全釩液流儲(chǔ)能電池負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景材料：

全釩液流儲(chǔ)能電池(以下簡(jiǎn)稱為釩電池)的電解液是電池堆的重要組分，它是以不同價(jià)態(tài)的釩離子溶解在硫酸中的混合溶液，正極電解液為V(IV)的硫酸溶液，負(fù)極電解液為V(III)的硫酸溶液。釩電池在充放電過程中，希望正、負(fù)極電解液離子濃度始終保持在初始的最佳狀態(tài)，也就是離子濃度保持不變。實(shí)際上由于電池隔膜的離子遷移和電解液的穩(wěn)定性等原因，在釩電池經(jīng)過充放電后很快就把這種初始的理想狀態(tài)打破了，正、負(fù)電解液的荷電狀態(tài)就失去平衡，這種現(xiàn)象隨著電解液充放電循環(huán)次數(shù)的增加將會(huì)變得越來越嚴(yán)重，其結(jié)果表現(xiàn)為釩電池充放電容量減少，能量效率下降。其中電解液的不穩(wěn)定性，即釩電池充電后負(fù)極電解液中V(II)在普通敞開式儲(chǔ)液罐與大氣相接觸，極易氧化成V(III)，是造成平衡系統(tǒng)破壞主要原因之一。為了防止空氣把負(fù)極電解液中V(II)氧化成V(III)，國外學(xué)者曾對(duì)釩電池采用密封式儲(chǔ)液罐或者在儲(chǔ)液罐中通入氮?dú)饣蚨栊詺怏w予以保護(hù)方法，也采用在儲(chǔ)液罐電解液表面覆蓋一層厚為(0.5～5)cm的難溶于電解液的礦物油、菜油、鯨油等液體把電解液與空氣隔絕的方法。這些方法確實(shí)具有一定效果，能有效地降低V(II)的氧化速率。但上述這些方法也存在一些缺點(diǎn)，通入氮?dú)饣蚨栊詺怏w予以保護(hù)，會(huì)造成運(yùn)行成本增加。加入礦物油、菜油、鯨油等液體把電解液與空氣隔絕，在過充后油料均會(huì)分解，黏附在隔膜上，難以清除，易使貴重的隔膜受損，造成隔膜離子交換困難。若把儲(chǔ)液罐做成全密封，如不解決釩電池在使用操作時(shí)所得帶來的有關(guān)問題，如電解液換液、運(yùn)行監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)液罐氣體釋放等，也很難被推廣使用。因此目前防止V(II)的氧化的方法，是采用了在負(fù)極電解液中加入穩(wěn)定劑和還原劑，該方法尚處在試驗(yàn)階段，有一定效果，但不夠徹底。

發(fā)明內(nèi)容

為了防止釩電池負(fù)極電解液中V(II)被氧化，本發(fā)明提供一種薄膜式全釩液流儲(chǔ)能電池負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐。它能隔絕負(fù)極電解液與大氣相接觸，同時(shí)能解決釩電池在使用操作時(shí)需要關(guān)注的問題，如電解液換液、運(yùn)行監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)液罐氣體釋放等。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

1.薄膜式全釩液流儲(chǔ)能電池負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐的罐體和罐蓋兩部件均選用耐酸腐蝕的高分子聚合物，采用澆注的方法制成。它們都設(shè)計(jì)成法蘭結(jié)構(gòu)，用螺釘把兩者連接在一起，在兩個(gè)法蘭之間夾裝一層柔軟薄膜，薄膜的下面與電解液相接觸，薄膜的上面與大氣相通。釩電池在工作時(shí)薄膜會(huì)隨著電解液的液面變化而上下波動(dòng)。電解液始終被薄膜所復(fù)蓋，與大氣隔絕。

2.薄膜是由耐酸腐蝕的高分子聚合物制成。為增強(qiáng)薄膜的強(qiáng)度，在薄膜中間夾一層由纖維材料制成的編織物。

3.為了增大薄膜上下波動(dòng)范圍，其薄膜設(shè)計(jì)成波紋結(jié)構(gòu)，其波紋數(shù)和波紋結(jié)構(gòu)參數(shù)，由薄膜直徑和薄膜上、下波動(dòng)量來決定。

4.為防止儲(chǔ)液罐液面波動(dòng)過大，造成薄膜過度膨脹而損傷，在薄膜上、下面各設(shè)置一個(gè)保護(hù)罩，予以保護(hù)。保護(hù)罩與薄膜之間距離根據(jù)薄膜波紋數(shù)、波紋結(jié)構(gòu)參數(shù)和薄膜強(qiáng)度決定，允許現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

5.釩電池在充放電過程中，在充放電過程中，總會(huì)有少量氣體的產(chǎn)生，隨著釩電池運(yùn)行時(shí)間的增加，氣體的集聚，儲(chǔ)液罐必須設(shè)置排氣裝置和相應(yīng)操作閥門。排氣管路應(yīng)設(shè)置在氣體集聚空間可能達(dá)到的最高位置，能充分排盡電解液液面上所有殘留的氣體。為此在薄膜中心位置的上面設(shè)置一個(gè)小室，用耐酸腐蝕的高分子聚合物制成，小室和薄膜緊密連接，并保證小室和薄膜密封。小室底部開口，與薄膜下面的電解液液面溝通。在小室的側(cè)面安裝儲(chǔ)液罐的排氣管路，在排氣管路上安裝有壓力表和氣體釋放閥。氣體釋放的方式有二種，人工釋放和自動(dòng)釋放。人工釋放是監(jiān)測(cè)壓力表的壓力，當(dāng)壓力值達(dá)到釋放值時(shí)，人工操作氣體釋放閥，來實(shí)施氣體的釋放。自動(dòng)釋放是當(dāng)氣體壓力值達(dá)到氣體釋放閥自動(dòng)開啟壓力時(shí)，氣體釋放閥自動(dòng)開啟，釋放氣體。

6.儲(chǔ)液罐的液位和儲(chǔ)液罐內(nèi)電解液的溫度是釩電池系統(tǒng)正常運(yùn)行管理所必須監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。尤其在無人管理少值守的電站中應(yīng)用的釩電池系統(tǒng)尤為顯得重要。為此在儲(chǔ)液罐罐蓋上設(shè)置指針式液位計(jì)作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)用或采取位移傳感器作為電氣遠(yuǎn)傳監(jiān)測(cè)用。設(shè)置溫度傳感器測(cè)量電解液的溫度。

本發(fā)明專利的有益效果是，利用儲(chǔ)液罐內(nèi)薄膜把負(fù)極電解液與大氣隔絕，避免負(fù)極電解液中V(II)被氧化成V(III)，能延緩負(fù)極電解液荷電狀態(tài)不平衡的進(jìn)程和釩電池容量下降，提高全釩液流儲(chǔ)能電池運(yùn)行效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是薄膜式全釩液流儲(chǔ)能電池負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐結(jié)構(gòu)原理圖。