液流电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种液流电池系统，包括：电池堆(6)；电解液储液罐(7，8)，通过电解液液路管与电池堆(6)连接，并形成循环回路，液流电池系统还包括：换热器(21)，设置在电解液液路管中。本发明专利技术的液流电池系统解决了现有技术中液流电池工作过程中放热导致其效率和寿命降低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种液流电池系统。
技术介绍
液流电池的种类很多，以应用较为广泛的全钒液流电池为例，全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。全钒液流电池分别以钒离子V2+/V3+和V4+/V5+作为电池的正负极氧化还原电对，将正、负极电解液分别存储于两个储液罐中，由泵驱动电解液至电池，再回至储液罐中形成闭合循环液流回路，以实现充、放电过程。在全钒液流电池系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，并且串联而成。其中，传统的单片液流电池和电池堆如图1所示，单体液流电池包括液流框1、集流板2、电极3和离子交换膜4，由多个单体电池5依次叠放压紧并且串联组成电池堆6。图2示出了现有技术中的液流电池系统的结构示意图。如图2所示，电池堆6的两个半电池堆61和62分别接入正极和负极电解液液路循环，通过正极液体泵11和负极液体泵12驱动至正极储液罐7和负极储液罐8，形成两个电解液液路循环。温度的变化会对液流电池的电解液中不同价态的电解质溶解度有所影响，以全钒氧化还原液流电池为例，其中五价钒离子在高温下易沉淀，其他价态的钒离子在低温下易沉淀。当电解液中电解质浓度较高时，在高电荷态下正极电解液中五价钒离子化合物的的稳定性和溶解度会降低而析出结晶。这些析出物可能引起石墨毡、管道及液体泵等的堵塞， 降低电池系统的充放电效率，甚至导致电池无法正常工作。另外，伴随温度的升高，电池材料腐蚀及副反应产生的速度会加快，对电池的密封以及防腐等要求更高。而钒电池在运行过程中不可避免的伴随着放热，这样，对钒电池的效率和寿命均会产生影响。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种液流电池系统，以解决现有技术中液流电池工作过程中放热导致其效率和寿命降低的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种液流电池系统，包括电池堆；电解液储液罐，通过电解液液路管与电池堆连接，并形成循环回路，液流电池系统还包括换热器，设置在电解液液路管中。进一步地，电解液液路管包括第一液路支管，连接在电池堆的电解液出口和电解液储液罐的进口之间；第二液路支管，连接在电池堆的电解液进口和电解液储液罐的出口之间，在第二液路支管中设有液体泵。 进一步地，换热器设置在第一液路支管中。进一步地，换热器设置在第一液路支管中靠近电池堆的电解液出口处。进一步地，本专利技术的液流电池系统还包括流量控制器，设置在换热器和电池堆之间。进一步地，换热器为多个，各换热器均设置在第一液路支管中。进一步地，换热器为多个，至少一个换热器设置在第二液路支管中，其余的换热器均设置在第一液路支管中。进一步地，换热器为空气散热器，包括换热器进口管路和换热器出口管路；换热器散热管路，其两端分别与换热器进口管路和换热器出口管路连接，换热器散热管路包括多个相互平行且间隔设置的散热支管。进一步地，液流电池系统为全钒液流电池系统。应用本专利技术的技术方案，在液流电池系统的电解液液路管中增加换热器，这样，通过换热器进行热交换的方法，可以将电解液所携带的热量耗散或交换出液流电池系统，从而使液流电池处于优化的工作温度范围。从而有效解决现有技术中液流电池工作过程中放热导致其效率和寿命降低的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1示出了现有技术中的液流电池和液流电池堆的结构示意图；图2示出了现有技术中的液流电池系统的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的液流电池系统的实施例的结构示意图；图4示出了图3的液流电池系统的换热器的实施例的示意图；以及图5示出了根据本专利技术的液流电池系统的另一实施例的结构示意图。具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图3示出了根据本专利技术的液流电池系统的实施例的结构示意图。如图3所示，从图中可以看出，根据本专利技术的液流电池系统的实施例包括电池堆6、电解液储液罐7及电解液储液罐8、电解液液路管和换热器21，其中，电解液储液罐7及电解液储液罐8分别通过电解液液路管与电池堆6连接，并形成循环回路，换热器21 (也可称作热交换器)设置在电解液液路管中。本实施例利用换热器21进行热交换的方法，可以将电解液所携带的热量耗散或交换出液流电池系统，从而使液流电池处于优化的工作温度范围。从而有效解决现有技术中液流电池工作过程中放热导致其效率和寿命降低的问题。上述实施例所使用的换热器包含且不仅限于以下至少一种板式换热、管式换热、螺旋板式换热、空气换热、容积式换热及管板式换热等。制备换热器的材质可以为能够满足液流电池液路系统所需的任意材质，包含且不仅限于耐蚀金属材料、导热高分子、导热复合材料、玻璃、其他导热陶瓷等。需要注意的是，当钒电池电解液所流经的换热器材质为导电材料时，需要在其内部进行一定的绝缘处理。对于需要冷却介质的换热器，和电解液进行热交换的介质可以为任意能够实现高效热量交换的流体。根据换热器的种类或所用材质的不同，交换介质包含且不仅限于蒸馏水、自来水、冷冻液、酒精、空气、氢气、液氮等。本专利技术所述交换介质可以在换热器处可以为静止状态，也可以为非静止状态。上述交换介质在进行了热量交换后，可以在进行一定的处理后直接排放，也可以选择循环利用或对其进行进一步的应用。本专利技术所述交换介质为非静态时，交换介质的对流方式至少包含自然对流和强制对流中的任意一种。在上述的强制对流过程中，可以根据电解液或电池堆的实际温度，控制调整交换介质的对流速率，获得更为有效的热交换效果。所述调整交换介质对流速率的方法可以手动完成，也可以自动实现。一种最为常见且方便进一步应用的冷却介质为自来水。交换热量后的自来水根据需要可以通过冷却塔后循环利用，也可以经回收并接入终端用户，其携带的热量可供终端用户日常工作生活所需。电解液液路管包括第一液路支管31和第二液路支管32。其中，第一液路支管31 连接在电池堆6的电解液出口和电解液储液罐7(或电解液储液罐8)的进口之间，第二液路支管32连接在电池堆的电解液进口和电解液储液罐7 (或电解液储液罐8)的出口之间， 在第二液路支管32中设有液体泵11及液体泵12。换热器21可以设置在电解液管路中的任何位置，比如电池堆6的电解液进口或出口或者电解液储液罐7 (或电解液储液罐幻内。优选地，换热器21设置在第一液路支管31中，进一步优选地，换热器21设置在靠近电池堆6的电解液出口处。由于在电池堆6内进行反应，反应后会产生大量热量，设置在靠近电池堆6的电解液出口处可以快速降低电解液的温度，如果需要回收热量时，设置在此处电解液进行热交换可以最大程度提高热量的利用率。优选地，在一种图中未示出的实施例中，换热器21为多个，各换热器21均设置在第一液路支管31中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种液流电池系统，包括：电池堆（６）；电解液储液罐（７，８），通过电解液液路管与所述电池堆（６）连接，并形成循环回路，其特征在于，所述液流电池系统还包括：换热器（２１），设置在所述电解液液路管中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，谢光有，王晶，刘虹邑，刘红丽，万志伟，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：90