[實用新型]一種全釩液流電池系統

有效

• 申請號: 201320607243.2
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203466259U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 史丁秦;張華民;李先鋒;賴勤志;丁聰;程元徽
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/04
• 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

本實用新型涉及一種全釩液流電池系統，更具體而言是涉及一種帶有低溫啟動裝置的全釩液流電池儲罐在全釩液流電池系統中的應用。

背景技術

當今社會，隨著人類經濟的快速發展，能源短缺和環境污染的現狀日趨嚴峻。為實現可持續發展，必須大力發展太陽能和風能等可再生能源。而這些可再生能源發電受地域、氣象等條件的影響具有明顯的不連續、不穩定性。為了平滑和穩定可再生能源發電輸出及解決發電與用電的時差矛盾，提高電力品質和電網可靠性，必須發展高效儲能技術。液流電池由于具有系統容量和功率相互獨立可調、響應迅速，安全可靠，循環壽命長，操作維護簡單，環境友好等突出優勢而成為可再生能源發電，電網削峰填谷，應急及備用電站等規?；瘍δ苤凶钣邪l展前景的技術之一。

在諸多液流電池中，全釩液流電池得到了更多的關注，由于其以不同價態的釩離子形式存在于硫酸溶液中，避免了因正負極互穿帶來的交叉污染的問題，通過外接泵將釩離子硫酸溶液壓入電池中，并且在每個半電池內形成循環的閉合回路。正、負半電池之間通過離子交換膜隔開，釩離子硫酸溶液平行流過電極，通過雙電極板收集和傳導電流，進而使儲存在釩離子硫酸溶液中的化學能轉化為電能。

在應用過程中，全釩液流電池系統大多建于室外，在我國北方地區就在所難免的會遇到較為寒冷的天氣。在全釩液流電池運行開始初期，由于泵運轉時機械能做功產生的熱量不足以使電解液溫度升高到適宜的溫度，當整個系統中電解液溫度在10℃以下時，電解液粘度增大，電解液流動阻力隨之增大，濃差極化顯著；同樣，電極反應速度與溫度城正比關系，溫度降低電子運動速度慢，溫度降低增大了電子運動和電極反應之間的差距，進而使電極反應速度變慢，電極極化增大。這些都嚴重影響到電池的持續、高效的運行，降低電池能量效率。進一步，當整個系統中電解液溫度在0℃以下時，除了上述對全釩液流電池產生的影響之外，負極電解液中低價態釩離子很容易結為晶體從溶液中析出，進而嚴重影響電池正常運行，甚至可以中斷電池系統的運行。因此，解決全釩液流電池在低溫環境中運行困難的問題已是迫在眉睫。

目前，在全釩液流電池系統中，為了控制全釩液流電池電解液溫度，人們大多數在管路中引入換熱器，通過恒溫循環水來保持、控制電池系統中電解液的溫度。這種方法往往是在電解液溫度過高時才會發揮其換熱的作用，進而使電解液溫度降到合適的范圍內。而這種方法則不能解決由于全釩液流電池初始運行溫度較低而帶來的低溫啟動困難甚至是無法低溫啟動的難題；也有人通過搭建廠房，使整個電池系統放置的特定廠房內，通過對廠房溫度的控制來間接達到對電池系統的溫度控制。這個方法雖然直接、有效。但是，這樣必將耗費巨大的人力、財力，額外的增加電池的成本，所以經濟效益上考慮這也不太適合具體的應用。

針對此問題，發明人進行了大量的研究工作，最終確定一簡單、有效的方法，從而解決這一問題。

實用新型內容

本實用新型目的在于通過提供一種帶有低溫啟動裝置的全釩液流電池儲罐，進而保持全釩液流電池系統中電解液溫度始終大于15℃，以確保全釩液流電池持續、高效運轉。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種全釩液流電池系統，包括全釩液流電池電堆和恒溫水浴，

正極電解液儲罐外壁上設有夾套，夾套上設有加熱液體的進口和出口，加熱液體的進口和出口分別通過正極恒溫循環水管路與恒溫水浴相連；

負極電解液儲罐外壁上設有夾套，夾套上設有加熱液體的進口和出口，加熱液體的進口和出口分別通過負極恒溫循環水管路與恒溫水浴相連。

所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐外壁上的夾套為水浴夾套、或油浴夾套、或纏繞于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐外壁上加熱盤管。

全釩液流電池電堆的正極入口和出口分別通過正極管路與正極電解液儲罐相連，于正極管路上設有正極電解液循環泵；

全釩液流電池電堆的負極入口和出口分別通過負極管路與負極電解液儲罐相連，于負極管路上設有負極電解液循環泵。

通過全釩液流電池系統中帶有夾套的正負極電解液儲罐的引入，當全釩液流電池系統的電解液溫度低于15℃時，啟動恒溫水浴，恒溫水通過正極恒溫循環水管路流入正極儲液罐夾套中；恒溫水通過負極恒溫循環水管路流入負極儲液罐夾套中；通過正負極儲液罐夾套中帶有一定溫度的水，來迅速的給正負極儲液罐內的正負極電解液加熱至15℃以上。使全釩液流電池系統實現低溫啟動，進而保持全釩液流電池系統的電解液溫度始終大于15℃，以確保全釩液流電池持續、高效運轉。

本實用新型所述的“低溫啟動裝置”中介質可以是恒溫水，也可以是恒溫油。