[發明專利]一種氧化還原液流電池系統

有效

• 申請號: 201010108417.1
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN102148388A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 楊振坤;張華民;高素軍;韓希;劉宗浩;鄒毅
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發展有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/04;H01M10/36
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及利用電化學反應進行化學儲能領域，特別是一種氧化還原液流電池大規模的儲能系統。

背景技術

隨著國民經濟的高速發展，能源、資源、環境之間的矛盾顯得日益突出，國家提出發展太陽能、風能發電為主的可再生清潔能源，建設可持續發展的經濟增長模式。但是太陽能、風能隨著晝夜變化其發電量產生顯著變化，難于保持穩定的電能輸出，需要和一定規模的電能儲存裝置相配合，構成完整的供電系統，保證持續穩定的電能供應。氧化還原液流電池系統具有電能儲存和高效轉化功能，且電池容量可以隨著儲液罐體積的增加而提高，使用壽命長、操作和維護費用低等優點，因此在很多領域都有著很好的發展前景。

氧化還原液流儲能電池最重要的技術指標為能量效率，可體現在庫侖效率和電壓效率兩個方面。電解液主回路的內漏電電流會降低電池的庫侖效率，尤其當系統放大后，漏電電流的影響將更加顯著，所以采取一些措施來破壞電解液的連續性可以避免產生漏電電流。

發明內容

本發明設計了一種可以減小氧化還原液流電池漏電電流、改善電池充放電性能的新型系統；此設計操作簡單，成本低廉。

主要包括：液流電池或液流電池組，正極電解液儲液罐，負極電解液儲液罐，所述正極電解液儲液罐為≥2個相互分隔開的儲存電解液的空間，且相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路相連通，在其連通管路上設置有閥門；其中至少一個相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路與液流電池或液流電池組的正極物料入口相連，至少一個相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路與液流電池或液流電池組的正極物料出口相連；和/或，所述負極電解液儲液罐為≥2個相互分隔開的儲存電解液的空間，且相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路相連通，在其連通管路上設置有閥門，其中至少一個相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路與液流電池或液流電池組的負極物料入口相連，至少一個相互分隔開的儲存電解液的空間通過管路與液流電池或液流電池組的負極物料出口相連。所述的氧化還原液流電池系統，其特征在于：所述相互分隔開的儲存電解液的空間為在一個儲液罐體內采用隔板相互分隔成的≥2個儲液空間，或者為≥2個的儲液罐體，或者是上述二者方式的任意組合。

所述相互分隔開的儲存電解液的空間符合特定條件才能實現導通。其可以通過差壓變送器來控制閥門的開啟和關閉，當閥門兩端的壓差值高于設定值后閥門自動開啟，當閥門兩端的壓差值低于設定值后閥門自動關閉。可以通過儲液罐體積、電解液體積、流量等的關系為閥門設置開啟時間和關閉時間。也可以在液流電池或液流電池組的正極和/或負極物料出口相連的儲存電解液的空間內部設置有液位傳感器，其通過電流信號控制相互分隔開的儲存電解液的空間相連通管路上的閥門的開啟和關閉。所述的連通管路上的閥門可以是電動球閥、電動蝶閥、電磁閥等液體輸送閥門。

所述≥2個相互分隔開的儲存電解液的空間布置時，它們之間具有相對的位勢差，依靠它們內部電解液之間的液位差在重力場的作用下實現相互分隔開的儲存電解液的空間的導通過程。

所述相互分隔開的儲存電解液的空間之間的連通管路上設置有導液泵，通過導液泵實現相互分隔開的儲存電解液的空間的導通過程。所述泵可以為磁力泵、離心泵等液體輸送泵。相互分隔開的儲存電解液的空間為≥2個。當所述相互分隔開的儲存電解液的空間為≥3個時，它們之間通過管路依次串聯連通或串并混聯連通，在其串聯管路上設置有閥門。

這種有條件的導通，縮短或切斷了電解液在儲液罐的出口和入口間形成閉合回路時間，由于每兩節電池之間的漏電電流包括電池內部的電解液通道，和電池外部的主回路通道，所以主回路的切斷，會明顯減小漏電電流的損失，特別是系統放大后效果會尤為明顯。

同時，通過對電解液儲罐系統分隔成幾個空間，使電解液分批次進入電池，在儲罐上部分電解液有更多的時間進行混合，均勻混合的同時提高了參與電化學反應物的濃度。這種類似于間歇式的充放電方式可以達到在相同的操作條件下，充電過程可以獲得更高的SOC，放電過程可以獲得更低的SOD。提高了電解液的利用率，進而節省了氧化還原液流電池的投資成本。

由于正負極儲液罐分別與外界隔絕，所以在液體分配的過程中會造成儲液罐上下兩部分壓力不平衡，通過壓力平衡管使儲液罐上下導通，消除壓力變化的影響。如果使用差壓變送器控制閥門的開啟和關閉時不需要壓力平衡管，此時閥門兩側的壓力差達到最高設定值時閥門自動開啟，閥門兩側壓力差低于最低設定值時閥門自動關閉。本發明的優點在于：

a)可以顯著減小漏電電流；

b)提高電解液的利用率，節約投資成本；

c)實施方式較多且易于實現；