[實(shí)用新型]電解液存儲(chǔ)裝置和液流電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320891745.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN203644856U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦軍;杜偉光;駱欣;張春榮;張衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京金能燃料電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/18
• 分類號(hào): H01M2/18;H01M8/04
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電解液存儲(chǔ)裝置和液流電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池系統(tǒng)（例如：釩液流電池系統(tǒng)VFB）包括：電解液存儲(chǔ)裝置、正極電解液循環(huán)管道60’、正極電解液泵70’、電堆50’、負(fù)極電解液泵80’、負(fù)極電解液循環(huán)管道90’，電解液存儲(chǔ)裝置包括正極電解液桶和負(fù)極電解液桶，且正極電解液桶與負(fù)極電解液桶獨(dú)立設(shè)置，正極電解液桶通過正極電解液循環(huán)管道60’和正極電解液泵70’與電堆50’的正極連通，負(fù)極電解液桶通過負(fù)極電解液循環(huán)管道90’和負(fù)極電解液泵80’與電堆50’的負(fù)極連通。由于電解液接觸空氣易被氧化失效，因而電解液存儲(chǔ)裝置一般都采用密閉結(jié)構(gòu)，從而與外界空氣隔絕。

釩液流電池系統(tǒng)是一種高效可逆燃料電池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。釩液流電池系統(tǒng)在光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、分布電站、電網(wǎng)調(diào)峰、通訊基站、UPS電源、交通市政、軍用蓄電等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。釩液流電池系統(tǒng)中的電解液是能量單元，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存，電解液的量決定了釩液流電池系統(tǒng)的工作容量大小，電堆（電堆50’）是功率單元，實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，決定了釩液流電池系統(tǒng)的工作功率大小。

釩液流電池系統(tǒng)工作時(shí)，正、負(fù)極電解液由正、負(fù)極電解液循環(huán)管道循環(huán)輸送，在電堆和電解液存儲(chǔ)裝置間循環(huán)流動(dòng)。正、負(fù)極電解液在電堆內(nèi)部由質(zhì)子交換膜分隔開，互不接觸，分別在正、負(fù)極電極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。充電時(shí)吸收外部電源的電能，負(fù)極電解液中三價(jià)釩轉(zhuǎn)變?yōu)槎r(jià)釩，正極電解液中四價(jià)釩轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍍r(jià)釩。放電時(shí)，負(fù)極電解液中二價(jià)釩轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r(jià)釩，正極電解液中五價(jià)釩轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬r(jià)釩，同時(shí)放出儲(chǔ)存的電能。

釩液流電池系統(tǒng)通常用質(zhì)子交換膜作為正、負(fù)極間的隔膜。在電堆50’進(jìn)行充放電的過程中，正、負(fù)極電解液中的活性物質(zhì)（例如：硫酸釩）均會(huì)透過質(zhì)子交換膜向另一極遷移。由于正、負(fù)極電解液中的活性物質(zhì)的遷移速度不同，因而電池長(zhǎng)期運(yùn)行過后，會(huì)導(dǎo)致正極電解液中的活性物質(zhì)或負(fù)極電解液中的活性物質(zhì)向某一極偏移過多，從而造成正、負(fù)極電解液的液位失衡，進(jìn)而導(dǎo)致電池容量下降。

在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，正、負(fù)極電解液的液位會(huì)有變化。充電時(shí)，正極電解液液位下降、負(fù)極電解液液位升高；放電時(shí)，負(fù)極電解液液位下降、正極電解液液位升高。由于正極電解液桶和負(fù)極電解液桶獨(dú)立設(shè)置，因而正極電解液桶和負(fù)極電解液桶在液面上方的部分相對(duì)獨(dú)立密封，當(dāng)正、負(fù)極電解液的液位變化時(shí)，正極電解液桶和負(fù)極電解液桶的氣壓會(huì)變化，而氣壓的升高或降低會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部工作環(huán)境變化，可能破壞電池的密封性、影響電堆的工作性能和工作壽命、存在安全隱患。

為了保證正、負(fù)極電解液的平衡，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下調(diào)節(jié)方法：

一、分批調(diào)整法（batchwise?liquid?adjusting?method）。在專利號(hào)（US6764789B1）的申請(qǐng)中提出了一種分批調(diào)整法，當(dāng)液流電池系統(tǒng)進(jìn)行一段時(shí)間的充放電循環(huán)后，用正極或負(fù)極電解液泵將正極或負(fù)極電解液從液位高的一側(cè)導(dǎo)至液位低的一側(cè)，從而使正、負(fù)極電解液的液位平衡，進(jìn)而保證電池容量不會(huì)下降。

二、溢流法（overflow?method）。在專利號(hào)（US6764789B1）的申請(qǐng)中也提出了一種溢流法，溢流法是在正極電解液桶和負(fù)極電解液桶之間設(shè)置一個(gè)相連通的管道，從而使正極或負(fù)極電解液依靠重力差從液位高的一側(cè)流向液位低的一側(cè)，使正、負(fù)極電解液的液位平衡。

三、專利號(hào)（CN10205500A）的申請(qǐng)?jiān)趯＠?hào)（US6764789B1）的申請(qǐng)的基礎(chǔ)上提出了氧化還原液流電池系統(tǒng)長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行的方法：氧化還原液流電池系統(tǒng)的正極電解液桶和負(fù)極電解液桶通過管道保持連通，其中，用于連通的管道長(zhǎng)徑比不小于10。

現(xiàn)有技術(shù)中的電解液存儲(chǔ)裝置雖然能使正、負(fù)極電解液的液位平衡，保證電池容量不會(huì)下降，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的電解液存儲(chǔ)裝置仍存在占用空間大、系統(tǒng)成本高、安裝復(fù)雜度高、容易存在泄漏點(diǎn)、存在安全隱患的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在提供一種電解液存儲(chǔ)裝置和液流電池系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電解液存儲(chǔ)裝置具有占用空間大、安裝復(fù)雜度高、存在安全隱患的問題。

為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種電解液存儲(chǔ)裝置，包括：桶體；隔板，隔板將桶體分隔為第一容納腔和第二容納腔；隔板上設(shè)置有用于平衡第一容納腔與第二容納腔的電解液的一個(gè)或多個(gè)電解液平衡孔。

進(jìn)一步地，多個(gè)電解液平衡孔中的至少兩個(gè)電解液平衡孔的孔徑大小不同。