[發(fā)明專利]一種液流電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410759216.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN104538662A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許世森;劉明義;鄭建濤;徐越;韓臨武;裴杰;徐海衛(wèi);曹傳釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心
• 主分類號(hào): H01M8/20
• 分類號(hào): H01M8/20;H01M8/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液流電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

能源是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球化石能源消耗的速度逐年增加，并帶來全球環(huán)境變暖、生態(tài)破壞等嚴(yán)重的環(huán)境問題。展望人類未來的能源，除合理的開發(fā)和利用煤、石油、天然氣，重視水力的開發(fā)外，需要進(jìn)一步開發(fā)新能源，主要是核能、太陽能、生物質(zhì)能、氫能以及各種可再生能源，如地?zé)崮堋⒑Ｑ竽堋L(fēng)能等，從而構(gòu)成一個(gè)以核能為主角的綜合性的世界能源體系。太陽能、風(fēng)能和海洋能等可再生能源發(fā)電具有波動(dòng)性、隨機(jī)性的不利特征，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行造成負(fù)面影響。儲(chǔ)能技術(shù)具有動(dòng)態(tài)吸收能量并適時(shí)釋放的特點(diǎn)，是保證高效智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。目前，具有較好應(yīng)用前景的電力儲(chǔ)能技術(shù)有抽水電站、壓縮空氣、飛輪、超導(dǎo)磁、超級(jí)電容器、蓄電池和液流電池。

液流電池是一種新型蓄電儲(chǔ)能系統(tǒng)，利用正負(fù)極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，并且其電堆和電解液儲(chǔ)槽相互分離的特殊構(gòu)造，因此，充放電功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)，具有較高的靈活性。同時(shí)液流電池還具有高速響應(yīng)特性。因此液流電池具有容量高、使用領(lǐng)域廣、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)，故在很多領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。

液流電池工作時(shí)，通過導(dǎo)液泵推動(dòng)正負(fù)極電解液不斷循環(huán)流動(dòng)，需要大量泵功，同時(shí)隨著循環(huán)流動(dòng)進(jìn)行，正負(fù)極電解液高低價(jià)態(tài)離子濃度不斷變化，使得放電過程的輸出電壓不斷變化，同時(shí)由于存在很大的濃差極化現(xiàn)象，進(jìn)而惡化液流電池充放電過程中的SOC狀態(tài)。所以可以采取一些措施來改進(jìn)液流電池系統(tǒng)工作模式，降低循環(huán)流動(dòng)所需泵功，并改善液流電池充放電性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種液流電池系統(tǒng)，可以減小氧化還原液流電池系統(tǒng)電解液循環(huán)流動(dòng)泵功，且放電過程輸出電壓穩(wěn)定，具有成本低廉，操作簡單的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種液流電池系統(tǒng)，包括液流電池或液流電池組8、正極高位電解液儲(chǔ)液罐5、正極低位電解液儲(chǔ)液罐4、負(fù)極高位電解液儲(chǔ)液罐7以及負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐6，其中：

所述正極高位電解液儲(chǔ)液罐5通過管路與液流電池或液流電池組8的正極上端口相連，在其連通管路上設(shè)置有閥門一21，所述正極低位電解液儲(chǔ)液罐4通過管路與液流電池或液流電池組8的正極下端口相連；

所述負(fù)極高位電解液儲(chǔ)液罐7通過管路與液流電池或液流電池組8的負(fù)極上端口相連，在其連通管路上設(shè)置有閥門二22，所述負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐6通過管路與液流電池或液流電池組8的負(fù)極下端口相連。

所述正極高位電解液儲(chǔ)液罐5的空間布置位勢(shì)高于正極低位電解液儲(chǔ)液罐4的空間布置位勢(shì)，所述負(fù)極高位電解液儲(chǔ)液罐7的空間布置位勢(shì)高于負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐6的空間布置位勢(shì)。

所述正極高位電解液儲(chǔ)液罐5中的正極電解液離子價(jià)態(tài)高于所述正極低位電解液儲(chǔ)液罐4中的正極電解液離子價(jià)態(tài)；所述負(fù)極高位電解液儲(chǔ)液罐7中的負(fù)極電解液離子價(jià)態(tài)低于負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐6中的負(fù)極電解液離子價(jià)態(tài)。

所述閥門一21和閥門二22為液體輸送閥門。

所述正極低位電解液儲(chǔ)液罐4與液流電池或液流電池組8的正極下端口的連通管路上設(shè)置有導(dǎo)液泵一11，通過導(dǎo)液泵11經(jīng)液流電池或液流電池組8的正極空間實(shí)現(xiàn)充電時(shí)儲(chǔ)存正極電解液的儲(chǔ)液罐的導(dǎo)通過程；所述負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐6與液流電池或液流電池組的負(fù)極下端口的連通管路上設(shè)置有導(dǎo)液泵二12，通過導(dǎo)液泵12經(jīng)液流電池或液流電池組8的負(fù)極空間實(shí)現(xiàn)充電時(shí)儲(chǔ)存負(fù)極電解液的儲(chǔ)液罐的導(dǎo)通過程。這種單向的充電方式，正、負(fù)極低位電解液儲(chǔ)液罐中的電解液離子濃度始終不變，參與電化學(xué)反應(yīng)的電解液離子濃度不變，降低了充電過程濃差極化的影響，改善了液流電池在充電過程中的SOC狀態(tài)。同時(shí)提高了電解液的利用率，進(jìn)而節(jié)省了液流電池的投資成本。