[实用新型]一种全钒液流电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全钒液流电池系统，更具体而言是涉及一种带有低温启动装置的全钒液流电池储罐在全钒液流电池系统中的应用。

背景技术

当今社会，随着人类经济的快速发展，能源短缺和环境污染的现状日趋严峻。为实现可持续发展，必须大力发展太阳能和风能等可再生能源。而这些可再生能源发电受地域、气象等条件的影响具有明显的不连续、不稳定性。为了平滑和稳定可再生能源发电输出及解决发电与用电的时差矛盾，提高电力品质和电网可靠性，必须发展高效储能技术。液流电池由于具有系统容量和功率相互独立可调、响应迅速，安全可靠，循环寿命长，操作维护简单，环境友好等突出优势而成为可再生能源发电，电网削峰填谷，应急及备用电站等规模化储能中最有发展前景的技术之一。

在诸多液流电池中，全钒液流电池得到了更多的关注，由于其以不同价态的钒离子形式存在于硫酸溶液中，避免了因正负极互穿带来的交叉污染的问题，通过外接泵将钒离子硫酸溶液压入电池中，并且在每个半电池内形成循环的闭合回路。正、负半电池之间通过离子交换膜隔开，钒离子硫酸溶液平行流过电极，通过双电极板收集和传导电流，进而使储存在钒离子硫酸溶液中的化学能转化为电能。

在应用过程中，全钒液流电池系统大多建于室外，在我国北方地区就在所难免的会遇到较为寒冷的天气。在全钒液流电池运行开始初期，由于泵运转时机械能做功产生的热量不足以使电解液温度升高到适宜的温度，当整个系统中电解液温度在10℃以下时，电解液粘度增大，电解液流动阻力随之增大，浓差极化显著；同样，电极反应速度与温度城正比关系，温度降低电子运动速度慢，温度降低增大了电子运动和电极反应之间的差距，进而使电极反应速度变慢，电极极化增大。这些都严重影响到电池的持续、高效的运行，降低电池能量效率。进一步，当整个系统中电解液温度在0℃以下时，除了上述对全钒液流电池产生的影响之外，负极电解液中低价态钒离子很容易结为晶体从溶液中析出，进而严重影响电池正常运行，甚至可以中断电池系统的运行。因此，解决全钒液流电池在低温环境中运行困难的问题已是迫在眉睫。

目前，在全钒液流电池系统中，为了控制全钒液流电池电解液温度，人们大多数在管路中引入换热器，通过恒温循环水来保持、控制电池系统中电解液的温度。这种方法往往是在电解液温度过高时才会发挥其换热的作用，进而使电解液温度降到合适的范围内。而这种方法则不能解决由于全钒液流电池初始运行温度较低而带来的低温启动困难甚至是无法低温启动的难题；也有人通过搭建厂房，使整个电池系统放置的特定厂房内，通过对厂房温度的控制来间接达到对电池系统的温度控制。这个方法虽然直接、有效。但是，这样必将耗费巨大的人力、财力，额外的增加电池的成本，所以经济效益上考虑这也不太适合具体的应用。

针对此问题，发明人进行了大量的研究工作，最终确定一简单、有效的方法，从而解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于通过提供一种带有低温启动装置的全钒液流电池储罐，进而保持全钒液流电池系统中电解液温度始终大于15℃，以确保全钒液流电池持续、高效运转。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种全钒液流电池系统，包括全钒液流电池电堆和恒温水浴，

正极电解液储罐外壁上设有夹套，夹套上设有加热液体的进口和出口，加热液体的进口和出口分别通过正极恒温循环水管路与恒温水浴相连；

负极电解液储罐外壁上设有夹套，夹套上设有加热液体的进口和出口，加热液体的进口和出口分别通过负极恒温循环水管路与恒温水浴相连。

所述正极电解液储罐和负极电解液储罐外壁上的夹套为水浴夹套、或油浴夹套、或缠绕于正极电解液储罐和负极电解液储罐外壁上加热盘管。

全钒液流电池电堆的正极入口和出口分别通过正极管路与正极电解液储罐相连，于正极管路上设有正极电解液循环泵；

全钒液流电池电堆的负极入口和出口分别通过负极管路与负极电解液储罐相连，于负极管路上设有负极电解液循环泵。

通过全钒液流电池系统中带有夹套的正负极电解液储罐的引入，当全钒液流电池系统的电解液温度低于15℃时，启动恒温水浴，恒温水通过正极恒温循环水管路流入正极储液罐夹套中；恒温水通过负极恒温循环水管路流入负极储液罐夹套中；通过正负极储液罐夹套中带有一定温度的水，来迅速的给正负极储液罐内的正负极电解液加热至15℃以上。使全钒液流电池系统实现低温启动，进而保持全钒液流电池系统的电解液温度始终大于15℃，以确保全钒液流电池持续、高效运转。

本实用新型所述的“低温启动装置”中介质可以是恒温水，也可以是恒温油。