氧化还原液流电池及运行方法技术

氧化还原液流电池(1)，其包括单体电池组件(2)和用于容纳电解液的罐装置(3)，其中，电池(1)包括用于确定开路电压的测量装置(4)和循环模块，并且其中，用于确定开路电压的测量装置包括至少一个测量元(4.1、4.2、4.3)和至少四个接口，其中，一个接口被设置用于输送阳极电解液，一个接口被设置用于排出阳极电解液，一个接口被设置用于输送阴极电解液，并且一个接口被设置用于排出阴极电解液，并且其中，循环模块包括至少一个泵头(8.1、8.2)和至少两个泵叶轮(9.1、9.2)，并且其中，至少一个测量元整合在泵头中，并且其中，测量装置的一个接口与泵叶轮的挤压侧连接，并且其中，所属的连接线路整合到泵头中。路整合到泵头中。路整合到泵头中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池及运行方法


[0001]本专利技术涉及一种氧化还原液流电池和一种用于运行这样的电池的方法。该电池在此可以单独运行，或者可以作为电池系统的一部分运行。例如，这样的电池系统由多个氧化还原液流电池的串联回路(电池串)构成。

技术介绍

[0002]氧化还原液流电池包括单体电池组件，即由多个氧化还原液流单体电池构成的组件，并且包括用于储存电解液的罐装置，罐装置具有至少两个罐，其中，第一罐储存阳极电解液，并且第二罐储存阴极电解液。在电池运行期间，阳极电解液和阴极电解液在两个分开的回路中被泵送通过单体电池。为此设置有两个泵叶轮、用于驱动泵叶轮的器件和相应的配管。DE 10 2018 119 930 A1公开了一种这样的氧化还原液流电池，其中，两个泵叶轮由一个马达共同驱动。

技术实现思路

[0003]本专利技术的任务是在运行可靠性和维护方便性方面改进已知的氧化还原液流电池。
[0004]专利技术人在观察中发现，在传统的氧化还原液流电池中常见的故障包括电解液回路的泄漏。由此随着时间的推移，将减少电池的容量，并且最终导致电池失效。另外的潜在的故障包括泵叶轮的驱动器件的失灵。当在电池运行期间电解液的循环失效时，如果不及时中断其运行，电池可能会被破坏。
[0005]根据本专利技术，该任务通过根据独立装置权利要求和方法权利要求的实施方式来解决。本专利技术的另外的有利的实施方式在从属权利要求中找到。
附图说明
[0006]下面将结合附图解释根据本专利技术的解决方案。这些附图详细地：
[0007]图1示出氧化还原液流电池；
[0008]图2示出用于确定OCV的测量装置；
[0009]图3示出第一实施方式的循环模块；
[0010]图4示出另外的实施方式的循环模块；
[0011]图5示出另外的实施方式的循环模块；
[0012]图6示出另外的实施方式的循环模块；
[0013]图7示出另外的实施方式的循环模块；
[0014]图8示出用于根据本专利技术的循环模块的电流供应的细节。
具体实施方式
[0015]图1示出了氧化还原液流电池，其用1标注。该电池包括用2标注的单体电池组件和用3标注的罐装置。单体电池组件2是由多个氧化还原液流单体电池构成的组件，它们可以
以任意方式布置。例如，单体电池组件可能是单一的单体电池堆；由多个堆构成的串联回路；由多个堆构成的并联回路；或由多个堆构成的串联回路和并联回路的组合。罐装置3被用于储存电解液，并被用于给单体电池组件2供应电解液。为此，罐装置3包括用于阳极电解液和阴极电解液的至少两个罐、用于将罐和单体电池组件2连接起来的管系统、和用于输送电解液的泵叶轮。电池1还包括用4标注的用于确定所谓的开路电压(open circuit voltage
‑
OCV)的测量装置。OCV值是针对电池模块的充电状态(SoC)的尺度。电池1还包括外部电源，该外部电源通过具有端子的矩形和标记6指出。外部电源6尤其被用于向泵叶轮的驱动器件和可能存在的通风装置等馈电。
[0016]图1中所示的电池可选地包括两个另外的测量装置，它们用5和7标注。用5标注的测量装置是用于提供单体电池组件2进而是电池1的端电压的测量装置。如果电池1是由多个电池1并联构成的电池系统的一部分的话，那么所有的电池1都具有相同的端电压，从而可以要么在其中一个电池1中要么在所有的电池1之外设置共同的测量装置5。用7标注的测量装置是用于提供单体电池组件2进而是电池1的充电或放电电流的测量装置。如果电池1是由多个电池1串联而成的电池系统的一部分的话，那么所有的电池1都具有相同的充电或放电电流，从而可以要么在其中一个电池中要么在所有的电池1之外设置共同的测量装置7。
[0017]图2示出了针对用于确定OCV的测量装置4的两个实施方式。上部分所示的实施方式包括一个测量元，该测量元用4.1标注。测量元4.1通过也被称为分离器的膜片分成两个腔室。每个腔室中分别布置有电极。在两个电极之间可以截取到开路电压。测量元包括四个接口，其中，各有两个接口通入两个腔室中的每一个内。一个腔室被确定用于容纳阳极电解液，其中，一个接口被确定用于输送阳极电解液，且一个接口被确定用于排出阳极电解液。另一个腔室被确定用于容纳阴极电解液，其中，一个接口被确定用于输送阴极电解液，且一个接口被确定用于排出阴极电解液。图2下部分所示的实施方式包括两个测量元，其用4.2和4.3标注。其中每个测量元通过膜片或分离器分成两个腔室，并且在每个腔室中分别布置有电极。在测量元4.2和4.3的每一个中，各有一个腔室被设置成用于容纳参考液。这些腔室用4.4标注。用于容纳参考液的腔室4.4可以是闭合的，即图中所示的接口在注入参考液后被封闭。腔室4.4也可以相互连接，如通过下方的虚线所指出。也可以设置有如下器件，通过这些器件，将新鲜的参考液不时地引入到腔室4.4中，其中，将用过的参考液从腔室4.4引出。其余两个腔室各具有两个接口，其中，这些腔室中的一个被确定用于容纳阳极电解液，并且其中，一个接口被确定用于输送阳极电解液，且一个接口被确定用于排出阳极电解液。另一个腔室被确定用于容纳阴极电解液，其中，一个接口被确定用于输送阴极电解液，且一个接口被确定用于排出阴极电解液。被确定用于容纳参考液的腔室的电极可以如图2中的虚线所示彼此连接，从而可以直接在剩余的电极之间截取到开路电压。替选地，可以取消中间电极的所示的连接，并从每个单体电池的两个电极之间各截取部分电压。然后，由两个部分电压之和得到开路电压。当两个部分电压在大小上彼此有偏差时，可以从偏差推断出电池的电解液中存在移动。这种移动可能是由于不期望出现的被称为“迁移”效应所导致。探测这种移动的可能性使得图2中下部分所示的实施方式特别有利。
[0018]这两个实施方式的共同点在于，用于确定开路电压的测量装置4包括至少一个测量元和至少四个接口，其中，一个接口被设置用于供应阳极电解液，一个接口被设置用于排
出阳极电解液，一个接口被设置用于输送阴极电解液且一个接口被设置用于排出阴极电解液。
[0019]为了使测量装置4能够可靠地获知电池的当前的开路电压，必须向被设置成用于阳极电解液和阴极电解液的腔室供应新鲜的电解液。这通过将测量装置整合到电池的电解液回路中来实现。在此，用于电解液输送和排出的接口与电解液回路中的具有使得电解液可以流过测量装置4的腔室的压力差的点连接。适当的具有高压的分路点在从泵叶轮的挤压侧延伸直到单体电池组件的线路中找到。适当的具有低压的分路点在从罐延伸直到泵叶轮的抽吸侧或从单体电池组件延伸直到罐的线路中找到。此外低压主要位于罐本身的上部分内，从而使得测量装置4的用于排出电解液的接口也可以与罐的该部分连接。专利技术人认识到，用于输送电解液的接口和与之连接的线路特别容易发生泄漏，这是因为在那里的内部压力比用于排出电解液的接口和与之连接的线路中的内部压力要高。
[0020]根据本专利技术的氧化还原液流电池包括循环模块，循环模块被构造成可以使阳极电解液和阴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.氧化还原液流电池(1)，所述氧化还原液流电池包括单体电池组件(2)和用于容纳电解液的罐装置(3)，其中，所述单体电池组件(2)包括多个氧化还原液流单体电池，并且所述罐装置(3)包括用于容纳阳极电解液的至少一个第一罐、用于容纳阴极电解液的至少一个第二罐和用于将罐与单体电池组件(2)连接起来的管系统，并且其中，所述电池(1)包括用于确定开路电压的测量装置(4)和循环模块，所述循环模块被构造成能够使阳极电解液和阴极电解液循环，并且其中，所述用于确定开路电压的测量装置(4)包括至少一个测量元(4.1、4.2、4.3)和至少四个接口，其中，一个接口被设置用于输送阳极电解液，一个接口被设置用于排出阳极电解液，一个接口被设置用于输送阴极电解液，并且一个接口被设置用于排出阴极电解液，并且其中，所述循环模块包括至少一个泵头(8.1、8.2)和至少两个泵叶轮(9.1、9.2)，并且其中，至少一个泵叶轮(9.1、9.2)布置在至少一个泵头(8.1、8.2)中，其特征在于，所述至少一个测量元(4.1，4.2、4.3)整合在所述泵头(8.1、8.2)中，并且其中，所述测量装置(4)的一个接口与布置在泵头(8.1、8.2)中的泵叶轮(9.1、9.2)的挤压侧连接，并且其中，所属的连接线路整合到所述泵头(8.1、8.2)中。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述测量装置(4)的另外一个接口与布置在泵头(8.1、8.2)中的泵叶轮(9.1、9.2)的抽吸侧连接，并且其中，所属的连接线路整合到所述泵头(8.1、8.2)中。3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述循环模块包括两个分别具有泵叶轮(9.1、9.2)的泵头(8.1、8.2)，并且所述用于确定开路电压的测量装置(4)包括两个测量元(4.2、4.3)，并且其中，在其中每个泵头(8.1、8.2)中各整合有其中一个测量元(4.2、4.3)。4.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述循环模块包括恰好一个具有两个泵叶轮(9.1、9.2)的泵头(8.1)。5.根据权利要求4所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述用于确定开路电压的测量装置(4)包括两个测量元(4.2、4.3)，并且其中，两个测量元(4.2、4.3)均被整合在泵头(8.1)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述循环模块包括转速可变的电动马达(10)，所述电动马达与所述泵叶轮(9.1、9.2)连接，使得所述电动马达能够同时驱动所述泵叶轮，并且其中，所述循环模块包括控制和馈电装置(11)，所述控制和馈电装置与所述电动马达(10)连接并且被构造成使得所述控制和馈电装置能够向所述电动马达馈送具有可变频率的交流电流。7.根据权利要求6所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述控制和馈电装置(11)直接与所述马达(10)连接。8.根据权利要求6至7中任一项所述的氧化还原液流电池(1)，其中，所述控制和馈电装置(11)包括用于所述电池(1)的充电或放电电流的输入端。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯，
申请(专利权)人：福伊特专利有限公司，
类型：发明
国别省市：