[发明专利]具有监测系统的液流电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及液流储能电池领域，具体涉及一种具有监测系统的液流电池堆。

背景技术

全钒氧化还原液流电池简称钒电池，是氧化还原液流电池的一种，具有使用寿命长、能量转化效率、安全性高和环境友好等优点，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。

钒电池主要由三部分组成：电极材料、电池隔膜和电解液，其中电解液是钒电池的核心，它是一个钒的多价态体系，实现着钒电池能量的储存和释放。钒电池以不同价态的钒离子溶液分别作为正负极活性物质，通过外接驱动泵让电解液的储液槽与电池堆内循环流动，正负极电解液在电池堆内的离子交换膜两侧的电极上分别发生氧化还原反应，以此完成充放电过程。

其反应式如下：

负极反应：V²⁺-e＝V³⁺    E₀＝-0.26V

正极反应：VO₂⁺+2H⁺+e＝VO²⁺+H₂O

在整个全钒氧化还原液流电池储能系统中，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。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中单片电池通常的组成如图1所示。1’为液流框，2’为集流板，3’为电极，4’为隔膜，各极板件组成单体电池5’，通过N个单体电池5’的堆叠组成电池堆6’。在使用过程中，液流电池堆内部温度、压力、荷电状态等相应参数的数值和分布对电池系统的性能有极为重要的影响。在现有技术中，这些性能参数通常是通过流体力学等的模拟所获得，或者通过间接方法获得，如在电池外部监测进行监测。获得电池堆内部相关参数的真实数值及其分布对验证和指导电池的运行控制、系统设计及优化等具有重要意义，但目前尚无原位观测电池堆内部相关参数的技术和设备。现有技术中要实现不同的流场设计下电池性能参数的监测也很难。

发明内容

本发明旨在提供一种具有监测系统的液流电池堆，以解决现有技术中存在的难以在液流电池堆运行过程中直接获取其内部相关参数的真实数值及其分布的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有监测系统的液流电池堆，包括：电池堆装置，包括极板，极板上设有测量口；以及监测装置，包括测量探头，测量探头延伸至电池堆装置的内部，且与极板上的测量口对应设置，监测装置用以监测测量口处的液流压力和温度。

进一步地，极板还设置有探头安装部，探头安装部与测量口对应相连；测量探头安装在探头安装部的内侧，且测量探头的顶端与测量口相适配。

进一步地，测量探头包括：探头件，安装在探头安装部的内侧；连接部，与探头件远离测量口的一侧相连，且与探头安装部的内壁螺纹连接。

进一步地，极板由极板件组成，其中极板件包括：凹槽极板件，凹槽极板件上设有凹槽部，测量口设置在凹槽部的底壁上；凸台极板件，与凹槽极板件适配相连。

进一步地，凹槽极板件包括长直型凹槽极板件、直角型凹槽极板件、T型凹槽极板件、和十字型凹槽极板件；凸台极板件包括长直型凸台极板件、直角型凸台极板件、T型凸台极板件、和十字型凸台极板件。

进一步地，在相邻极板件的连接处设有密封部。

进一步地，密封部包括：一组密封槽，对应地设置在相邻的极板件上；密封件，安装在一组密封槽的内部。

进一步地，在相邻极板件的连接处还设置有固定装置，固定装置包括定位槽和定位销，定位槽和定位销对应地设置在相邻的极板件上，且结构相适配。

进一步地，固定装置还包括定位板，定位板设置在由各极板件组装形成的极板的一侧以固定各极板件；定位板上设有与测量口相对应的通孔。

进一步地，定位板为栅网状定位板。

本发明的有益效果：本发明提供了一种具有监测系统的液流电池堆，通过在该液流电池堆内部引入监测装置的测量探头，能够直接获取电池堆内部相关参数的真实数值及其分布状况，为电池系统性能的优化提供了可靠性依据。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中全钒氧化还原液流电池及其构成电池堆的结构示意图；

图2示出了根据本发明典型实施例的带有测量口的极板的结构示意图；

图3示出了根据本发明典型实施例的带有测量口的极板与液流框装配后的结构示意图；