[发明专利]液流电池电解液储罐

说明书

一种液流电池电解液储罐，所述储罐内包括相互隔离的上腔体和下腔体；所述上腔体上设置有电解液进口，所述下腔体下缘处设置有电解液出口；所述上腔体和下腔体之间设置有导流管，所述上腔体内的导流管罩在内腔体内；所述内腔体下部与所述上腔体连通；所述上腔体和下腔体之间连接有气相平衡管。本发明采用虹吸管的设计应用于液流电池储液罐中，结构紧凑，易于加工，操作简单，易于维护，稳定性高；且为纯机械结构，不需要辅助控制阀门以及减少了泵的使用数量，节约额外损耗；还可避免电解液混液而降低电池电压效率问题，提高电池的能量效率，提高功率密度；同样还起到隔断电解液的作用，因此可以打断电解液的连续性，减少旁路电流影响。

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，特别是涉及一种液流电池电解液储罐装置。

背景技术

作为高容量储能电池，液流电池系统有力结合机械、电化学、化工和电气等技术，独特的结构可低成本、独立地扩大电池容量，安全环保，过载过放能力强，符合新一代智能电网大规模蓄电的需求。以铁铬系液流电池为例，充电时，正极电解质溶液储罐中的Fe²⁺通过泵输入到电池正极上转化为Fe³⁺，与此同时，负极电解质溶液储罐中的Cr³⁺输入到电池负极上转化为Cr²⁺，内部电流则通过离子交换膜完成正负极间导电载体的传导。转化后的高能量的电解质溶液被循环到各自储罐中存储。而放电过程则与上述充电过程相反。

通常，储罐内电解液在循环泵的驱动下流进电池堆，流过电池堆发生氧化还原反应后的电解液再回流到正负极电解液储罐。流过电池堆发生氧化还原反应的电解液与未过电堆的电解液接触混合，电解液中各离子浓度发生变化，降低了电池的电压效率，从而影响电池的性能。

未避免混液，现有技术中，专利CN102148388中提出,将电解液储罐分别用隔板完全隔离成上下多个部分,再通过压力变送器，液面感应装置等各种传感器来实现电解液的断流，破坏电解液的连续性，降低电解液主回路的内漏电电流，提高电池的库伦效率，从而提高电池的能量效率。但该装置只有在采用多储罐和多隔板的情况下电解液才能实现100%的断流，这样控制系统及装置较复杂；另外此方法不能避免已过电堆与未过电堆之间电解液的混合，不能有效地提高电池的电压效率。

专利CN202917585U，CN202178330U中提出断流器，通过在储罐内部加杠杆断流槽或支撑杆、阻尼调节装置等，实验连续性电解液的间歇式流出，此类方法，结构较复杂，装置在储罐内部，维修不便，并且也不能避免电解液混合，对电池的电压效率无显著影响。

另外，液流电池体系还可以采用四罐体系，即分别有二个正极电解质液罐A和A＇，二个负极电解质液罐B和B＇。正极电解液从A出，经过电堆反应后进入A＇，同理负极电解液从B出经过电堆反应后进入B＇。虽然避免了混液，提高了电压效率，但是极大程度提高了电解液液罐体积，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的主要是设计一种新型的液流电池用电解液储罐装置，该装置可以避免已过电堆发生氧化还原反应的电解液与未过电堆的电解液之间混合，可有效提高电池电压效率，从而提高电池的能量效率，提高功率密度，改善电池性能的新型电池系统。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

液流电池电解液储罐，其特征在于：所述储罐内包括相互隔离的上腔体和下腔体；所述上腔体上设置有电解液进口，所述下腔体下缘处设置有电解液出口；所述上腔体和下腔体之间设置有导流管，所述上腔体内的导流管罩在内腔体内；所述内腔体下部与所述上腔体连通；所述上腔体和下腔体之间连接有气相平衡管。初始状态，下腔体内的电解液对导流管出口液封，上腔体内存储回流的电解液，两个腔体内的电解液相互隔离不连通。当上腔体内的电解液液位高于导流管入口，下腔体内的电解液液位低于导流管出口，上腔体内的电解液进入内腔体，通过导流管流入下腔体，对下腔体内的电解液进行补充。当下腔体内的电解液液位高度高于导流管出口后，再次对导流管进行液封，实现上下腔体内的电解液隔离。