保持互连槽之间的期望液位的装置制造方法及图纸

用于保持液流电池槽中的互补电解液的液位的装置具有第一和第二互连的槽2、3。第一槽2含有正极电解液2b，第二槽含有负极电解液3b。两个槽分别具有用于存放空气或其他惰性气体的空隙2a和3a。槽本身由以下管连接：下部槽连接管4、上部槽连接管5和中间管连接管6。下部槽连接管4a的顶点设计为保持在两个槽的正常液位7以下，而上部槽连接管5保持在期望液位7以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保持互连槽之间的期望液位的装置
本专利技术涉及保持一对槽之间的期望液位的装置，特别是但不限于钒氧化还原液流电池所用电解液槽中的电解液液位。
技术介绍
钒氧化还原电池通常包括一对槽，一个槽内充满正极电解液，另一个槽内充满负极电解液。槽之间是电池堆，每个槽中的电解液均被泵入其中。部分渗透膜将电池堆中的两种电解液分隔开。在通过电池传递电荷的过程中，大部分电流是氢离子跨膜净转移的形式。水、钒离子、硫酸根和硫酸氢根离子也可能穿过膜。这种净扩散导致一个槽的电解液液位升高，另一个槽的电解液液位降低。这个问题是已知的，并且存在解决这个问题的现有的方法。例如，通常的做法是将多余的电解液从相对较满的电解液槽泵入另一个相对较空的电解液槽。这是解决该问题的一种主动的手段，还有其他更被动的手段，包括：1.在电解液槽之间使用连通管，并在电解液槽之间设置一个阀门。阀门在电池管理系统的控制下定期打开。2.使用连接电解液槽的溢流管-尽管这必然要求电解液槽液位之间存在液位差才能工作(并且可以理解为电解液的体积在给定范围内不平衡的情况下才能工作)。这也公开为钒氧化还原液流电池，其“槽内装有防虹吸平衡管，以允许任何超出一个槽的填充极限的溶液流回相邻槽中的原处”。3.使用单一的开口管来保持正极和负极槽中电解液之间的流体连通，这种管使两个槽保持基本相同的液位，既简单又便宜。上文列出的第一种方法不是真正的被动方法，因为它需要传感器确定适当时间以打开阀门。第二种情况通常需要容量损失，因为液位本身就存在不平衡。这是由于电解液被泵入槽中的量以及在电池堆中最初被空气置换的量的不确定性造成的。在以上讨论的方法中，第三种方法是最优选的，因为它是真正的被动方法，并且几乎精确地保持流体的容量。但是，有两个主要缺点：如果其中一个槽破裂，其将从另一个槽通过连接管吸入电解液，直到液位低于连接管，从而增加了要溢出的体积以及电解液混合产生的热量，以及管容易出现空气闭锁，特别是在最初填充时以及在溶解气体释放的工作过程中时。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改进的用于保持互连槽之间的期望液位的装置。根据本专利技术，在一对液流电池槽中存在用于保持互补电解液的液位的装置，所述装置包括：第一槽，以及第二槽，其中第一槽和第二槽通过以下方式连接：下部槽连接管，以及上部槽连接管，其中：下部槽连接管和上部槽连接管通过管间连接管连接。在优选实施例中，一个槽容纳正极电解液，另一个电解液槽容纳负极电解液。本专利技术的优选实施例旨在用于钒氧化还原液流电池，其中电池堆位于两个电解液槽之间，每个槽的电解液均泵送至电池堆。设想上述布置可用于任何情况，其中两个彼此连接的槽之间期望的填充液位得以保持。在优选实施例中，下部槽连接管在低于每个槽的正常/期望液位处连接至第一和第二槽，从而使得它们之间持续连通。根据设想，下部槽/连接管的入口/出口可以延伸到槽的主体中。通常，下部槽连接管是弯曲的，这样它在第一和第二槽之间有一个高点。根据设想，曲线可以是平缓的，或者更明显的。在一种变体中，下部槽连接管可以大致为“W”形，“W”的鞍座甚至可以进一步向上延伸，以确保相对于管开口的高点。或者，下部槽连接管可以是直的。在本专利技术的一个实施例中，下部槽连接管为细管。下部槽连接管适配为使由于位于下部槽连接管中而相对停滞的电解液体积最小化。在本专利技术的另一实施例中，将下部槽连接管调整为具有足够的体积，以便它可以大致容纳在一个充电或放电的半周期内在槽之间移动的整个电解液的体积。下部槽连接管可能具有恒定的孔径，或者，孔径可能是可变的。在优选实施例中，将下部槽连接管调整为防止电解液快速混合，例如通过使其具有长度：直径比。通常，上部槽连接管连接至高于正常液位的第一和第二槽。虽然上部和下部管可能具有相同直径，但优选使上部槽连接管具有更大的直径。设想孔径范围为10mm-80mm，优选为25mm。然而，氧化还原电池所要求的孔径取决于它要使用的氧化还原电池的容量。在优选实施例中，上部槽连接管的相对较大的直径适合在下部槽连接管被例如沉淀物堵塞的情况下允许其充当溢流管。管间连接管通常同时连接至上部和下部槽连接管。这优选通过在下部管的最高部分处将管间连接管连接至下部管来实现。优选地，下部管、上部管和管间连接管大致处于相同平面上，即大致垂直于地面。或者，只要管间连接管通常定位为使下部和上部管之间存在倾斜，则管可能彼此不对齐。在优选实施例中，上部槽连接管是大致平坦的，尽管它可能是弯曲的。溢流管也是这样，例如，当本专利技术用作钒氧化还原液流电池的一部分时，上部槽连接管允许在两个槽之间移动氩或氮覆盖层。所公开的现有布置意味着不再需要精确控制填充槽的过程。这意味着可以通过根据本专利技术设置的单个系统来调节槽中的不同填充液位。在优选实施例中，本专利技术旨在与钒氧化还原液流电池一起使用。设想任何涉及多个槽(其中槽之间的传质是一个问题)的过程均可利用本文所公开的本专利技术。通常，该液体是电解液。但是，设想可以使用任何液体。参考正常电解液液位。正常液位可与期望填充液位互换使用。只要满足其他条件，相同的设备就可以在正常电解液液位范围内设置功能。附图说明为了帮助理解本专利技术，现在将通过示例并参考附图来描述其具体实施例，其中：图1示出了根据本专利技术的钒氧化还原液流电池的横截面图以及图2示出了图1的布置，其中一个槽被刺穿。具体实施方式参考图1，可以看到一对电解液槽的横截面视图，该电解液槽配备有根据本专利技术1的优选实施例的装置。有正极电解液槽2和负极电解液槽3。每个电解液槽分别具有充满电解液2b、3b的部分以及是空隙2a、3a的部分。空隙中可以填充氩气或其他惰性气体以形成覆盖层。同时连接到正极电解液槽2和负极电解液槽3的是下部槽连接管4。下部槽连接管4具有较高的长度：直径比。此外，下部槽连接管4设计为确保其具有高点4a。整个下部槽连接管4及其顶点4a设计为低于两个槽的正常液位7。除了下部槽连接管4之外还有上部槽连接管5。上部槽连接管5的直径可能大于下部槽连接管4的直径。由图1可知，上部槽连接管5在高于正常电解液液位7处连接至正极电解液槽2和负极电解液槽3。上部槽连接管5能够在下部槽连接管4堵塞的情况下充当溢流管。除了下部槽连接管4和上部槽连接管5之外还有管间连接管6。该管间连接管6将下部槽连接管4连接到上部槽连接管5上。通常在第一管4的顶点4a和第二管5的主体之间进行连接，此连接大致位于上部和下部管5、4的中间。管间连接管连接到第一管4的高点4a，这允许气体通过管间连接管6逸出从而进入上部管5，然后进入气隙2a、3a。连接管6是大致垂直垂直的，尽管在其他实施例中可能处于其他方向。在本专利技术的变体中，下部槽连接管4和/或上部槽连接管5可以延伸到正极电解液槽2和负极电解液槽3中的一个或两个。图1所示的布置使得如果正极电解液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，该装置包括：/n第一槽，以及/n第二槽，其中第一槽和第二槽通过以下方式连接：/n下部槽连接管，以及/n上部槽连接管，其中：/n下部槽连接管和上部槽连接管通过管间连接管连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180301 GB 1803359.71.用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，该装置包括：
第一槽，以及
第二槽，其中第一槽和第二槽通过以下方式连接：
下部槽连接管，以及
上部槽连接管，其中：
下部槽连接管和上部槽连接管通过管间连接管连接。


2.根据权利要求1所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中，一个槽容纳正极电解液，另一个槽容纳负极电解液，电池堆位于两槽之间。


3.根据权利要求1或2所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中下部槽连接管在低于每个槽的期望液位处连接至第一和第二槽。


4.根据权利要求1、2或3所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中，下部槽连接管弯曲，从而使其在第一和第二槽之间具有高点。


5.根据权利要求1、2或3所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中，所述下部槽连接管大致呈W形。


6.根据前述权利要求任一项所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中，下部槽连接管适配为使由于位于下部槽连接管中而相对停滞的电解液体积最小化。


7.根据前述权利要求任一项所述的用于保持一对液流电解液槽中的互补电解液的液位的装置，其中，下部槽连接管适配为具有足够的体积，以便它可以大体上容纳在一个充电或放电的半周期内的在槽之间移动的整个电解液的体积。

【专利技术属性】
技术研发人员：A·怀特海德，R·安德伍德，P·里德利，
申请(专利权)人：雷德能源爱尔兰有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE