一种减小液流电池系统漏电电流的电堆导液板结构技术方案

本实用新型专利技术公开一种减小液流电池系统漏电电流的电堆导液板结构及其应用。充分利用导液板内部空间，延长导液板中电解液进口至电解液出口的内部管道的距离，可增大液流电池系统中电解液总管路至每个电堆的分支管路的长度，从而增大溶液电阻，可有效减小系统的漏电电流，提高系统效率。同时该设计简化了系统的外管路布局，提高了系统的集成效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种减小液流电池系统漏电电流的电堆导液板结构
本技术涉及液流电池系统减小漏电电流的结构，特别涉及液流电池电堆导液板的结构。
技术介绍
伴随着化石能源的日渐枯竭和环境污染的日益加剧，可再生能源在应用能源中的占比逐步提高，并将在未来的几年内成为主要的能源来源。众多国家均在大力发展可再生能源，提高其在智能电网中的比例，以满足日益增长的能源需求，实现可持续发展的国家战略。众所周知，可再生能源具有不连续、不稳定、调控困难等特点，直接并网会对电网造成致命的冲击，因此虽然各国家有着不小的可再生能源装机容量，却限制可再生能源并网比例，弃风弃光现象十分严重。为解决这一问题，提高可再生能源的电能质量，储能技术近年来获得长足的进步，尤其以化学储能发展较快。其中液流电池是一种高效的电化学储能装置，全钒液流电池以其容量与功率可独立设计、可深度充放电、生命周期内性价比高等突出优点而发展迅速，逐渐成为最有前途的可再生能源配套储能技术。液流电池电堆将一节一节的单电池通过双极板串联叠放在一起，并用压滤机的方式压紧组装在一起。单堆的电池节数可达数十节，电堆功率可达百千瓦，电压超过100V。将数个这样的电堆通过串并联的电路形式组合起来即构成电池系统的一部分。正、负极电解液储存在各自的电解液储罐中，经正、负极的磁力泵将电解液泵入正、负极管路流入每个电堆，从电堆流出后再经正、负极管路流回各自的电解液储罐，形成闭合的电解液循环回路。系统设计中，由于每个电堆均通过分支管道从系统的公用管道处吸取电解液，电堆之间可通过导电电解液连通，加之串联电堆的高电压，导致分支管道和公用管道内出现漏电现象。产生的漏电电流不仅能降低电堆效率，生成的热量更会对管道造成破坏。因此，减小系统漏电电流在系统设计中有非常重要的地位。由上述原理可知，当增大公用管道和分支管道的电阻时可明显减小漏电电流，最简单的方法是增加其长度。现有的系统大都集成在空间有限的集装箱内，过长的管道设计往往会带来施工和维修上的困难，如果考虑将加长的管道设计在电堆内部，将大大降低系统施工和维修难度，提高集成效率。
技术实现思路
为解决上述系统漏电电流降低系统效率和可靠性的问题，本技术提供一种液流电池电堆导液板的结构。充分利用导液板内部空间，将加长的分支管道设计在导液板内部，其迂回的设计可明显降低系统的漏电电流，不仅提高系统的效率和可靠性，更显著提高集成效率。上述电堆导液板具体结构为：电堆导液板为二块，分别置于平行于电池电极的电堆两端，正或负极电解液经导液板内的电解液进液管道的进液口流入，从电解液进液管道的流出经电堆内电极框上的公共管道进入每节电池中；从每节电池流出的电解液经电堆内电极框上的公共管道汇聚后经导液板内的电解液出液管道的液体进口，流入出液管道，从电解液出液管道的出液口流出。电堆导液板为矩型平板，在电堆导液板内部设计有二条互不连通的蛇形流道，分别为电解液进液管道和电解液出液管道。在导液板的侧壁面上设有与电解液进液管道相连的进液口，并且在导液板的侧壁面上设有与电解液出液管道相连的出液口。电堆导液板的一侧表面与电解液进液管道的侧壁面上分别有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体出口；并且在电堆导液板的同一侧表面与电解液出液管道的侧壁面上分别设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体进口。上述电堆导液板为矩型平板，长*宽为a*b，a大于等于b，每条蛇形流道的长度为3a-10a，优选长度为4a-6a。本技术具有如下优点：1.本技术显著降低了系统漏电电流对系统效率和可靠性的影响，提高了系统集成效率，降低了系统维修难度，将更多的集装箱内空间留给电控器件2.本技术结构简单，成本低，无需昂贵的设备投资。附图说明图1为现有液流电池电堆导液板结构剖面图；其中1.导液板内的电解液出液管道；2.导液板内的电解液进液管道；3.导液板内电解液出液管道的电解液进液口；4.导液板内电解液进液管道的电解液出液口。图2为现有液流电池电堆导液板结构侧视图；其中5.导液板电解液出液管道的电解液出液口；6.导液板电解液进液管道的电解液进液口；图3为本技术中改进的液流电池电堆导液板结构剖面图；图4为本技术中改进的液流电池电堆导液板结构侧视图。具体实施方式现有技术中液流电池电堆的导液板的剖面图通常如图1中所示，侧视图如图2中所示。电堆导液板为矩型平板，长*宽为a*b，a大于等于b，在电堆导液板侧壁面开设有与矩型一条边相平行的二个盲孔，分别作为电解液进液管道和电解液出液管道，盲孔的开口端即为电解液进液管道的进液口和电解液出液管道的出液口。在电堆导液板的一侧表面与电解液进液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体出口，并于电堆导液板的同一侧表面与电解液出液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体进口；正或负极电解液经导液板内的电解液进液管道的进液口流入，从电解液进液管道的液体出口流出，经电堆内电极框上的公共管道进入每节电池中；从每节电池流出的电解液经电堆内电极框上的公共管道汇聚后经导液板内的电解液出液管道的液体进口，流入导液板内的电解液出液管道，从电解液出液管道的液体出口流出。为减小系统的漏电电流，需要增大电池系统中电解液流入/流出每个电堆的公用管道和分支管道的电阻。可采用增加其长度的方式。本实施例中的改进的电堆导液板结构的剖面图如图3所示，侧视图如图4所示。电堆导液板为矩型平板，长*宽为a*b，a大于等于b，每条蛇形流道的长度为5a，于电堆导液板内部设有二条互不连通的蛇形流道，分别作为电解液进液管道和电解液出液管道，且于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液进液管道相连的进液口，于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液出液管道相连的出液口。于电堆导液板的一侧表面与电解液进液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体出口，于电堆导液板的同一侧表面与电解液出液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体进口。通过明显增长位于电堆导液板内的分支管道的长度实现减小系统漏电电流的目的。改进后电堆导液板内的分支管道长度增加了5倍以上。分别采用图1和图2的液流电池电堆导液板结构各组装8个20kW电堆，并分别以4串2并的电路形式组成两套液流电池系统。其中正极电解液通过正极磁力泵流入正极电解液公用管路中，再均分至8个电堆的正极后汇流回正极电解液储罐；负极电解液通过负极磁力泵流入负极电解液公用管路中，再均分至8个电堆的负极后汇流回负极电解液储罐。分别测试两套系统额定功率下的充放电性能。如表1所示。表1分别采用图1和2电堆导液板结构的电池系统性能由上表可知，采用图3电堆导液板结构的电池系统因较好的控制了系统漏电电流，因此系统库伦效率明显提高，电解液温度因较少的漏电损耗而温度更低。对系统性能和可靠性的提高有明显作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小液流电池系统漏电电流的电堆导液板结构，电堆导液板为矩型平板，其特征在于：于电堆导液板内部设有二条互不连通的蛇形流道，分别作为电解液进液管道和电解液出液管道，且于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液进液管道相连的进液口，于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液出液管道相连的出液口于电堆导液板的一侧表面与电解液进液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体出口，于电堆导液板的同一侧表面与电解液出液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体进口。

【技术特征摘要】
1.一种减小液流电池系统漏电电流的电堆导液板结构，电堆导液板为矩型平板，其特征在于：于电堆导液板内部设有二条互不连通的蛇形流道，分别作为电解液进液管道和电解液出液管道，且于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液进液管道相连的进液口，于电堆导液板的侧壁面上设有与电解液出液管道相连的出液口于电堆导液板的一侧表面与电解液进液管道的侧壁面上分别开设有与电堆内电极框上的公共管道相连通的液体出...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢枫，李先锋，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，大连融科储能技术发展有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21