[发明专利]一种液流电池用容积式散热设备

说明书

本发明涉及一种液流电池用容积式散热设备的设计和应用，特别是其核心部件蒸发器采用静电热喷涂工艺对其管壁涂膜，耐强酸腐蚀性及抗电腐蚀性好，可提交长期使用时的可靠性。本发明提供的容积式散热设备包括蒸发器、散热器、压缩机、制冷剂回流管路、压缩机吸入管路和压缩机压出管路和储液罐。所述蒸发器内置于正负极储液罐中通过并联方式同时与压缩机进出口管路相连，利用储能系统运行时储液罐中电解液自身的循环扰动与蒸发器内的冷媒进行热交换，在不增加液流电池电解液循环系统能耗和系统占地面积的前提下，实现对液流电池散热。

技术领域

本发明涉及一种液流电池用容积式散热设备的设计和应用，其蒸发器通过并联后与压缩机相连，并采用静电热喷涂工艺对蒸发器金属管壁涂膜，耐强酸腐蚀性及抗电腐蚀性好，可提交长期使用时的可靠性。

背景技术

目前，作为一种新的储能方式，液流电池以其能量转换率高、使用寿命长和安全性好等优点，得到了人们的广泛关注。在液流电池运转期间，电解液流经液流电池的泵和电堆，会带走泵和电堆工作时产生的热量。在导热性能不佳的非金属管路系统中，处于常温工作的电解液所携带的热量会逐渐积累，导致电解液温度不断上升，当电解液温度升高到一定程度时，将严重影响到电解液的性状，致使液流电池性能衰减甚至使电解液沉淀。因此，有必要增设一套换热，用以对液流电池进行散热，使电解液处于最佳工作温度，确保液流电池稳定运行。

在考虑换热方式时，要求系统的能量损耗小效率高，同时尽可能不增加储能系统的体积。使用传统化工换热设备(如板式、管壳式等换热设备)需额外配置泵或利用系统本身的循环泵，均会导致系统能耗增加，不利于提高液流电池的储能效率。同时传统化工换热设备安装在储液罐外面，致使整个储能系统体积增大。

中国专利(CN2322096Y)公开了一种无风多功能室内恒温空调，其利用蒸发器对水箱内自来水降温，然后把降温后的冷水用泵抽送到室内管道中对房间空气散热，该专利需要外在水箱外额外增加水泵和一套金属管路系统，增加了系统成本同时换热效率和温控效果均不理想，且该专利不能解决对强腐蚀性液体的散热问题。

中国专利(CN101493298A)公开了一种耐腐蚀复合热交换器，通过将PVC、PET等高分子材料热缩材料包裹在金属管上，加热收缩使其包覆在金属管表面，该技术整个盘管通常为粗细均匀的单根管道，如粗细不均匀热缩管包覆后厚度不一，如多管道并联管道接口处难以包覆，且在应用中受工艺条件影响大包覆层的一致性不够好容易起褶皱。液流电池电解液为导体由于受充放电设备影响对蒸发器除存在化学腐蚀还有高电压腐蚀隐患，对蒸发器复合管的要求更高。

因此，有必要设计一种换热效率高、占地面积小，耐腐蚀性好，工艺简单可靠性高的散热设备，以解决液流电池因温度过高导致的系统不稳定、电解液沉淀等诸多问题。

发明内容

为了提高液流电池散热设备的耐腐蚀性，同时在不增加电解液流动阻力损失以及减小储能系统的体积的情况下解决液流电池的散热问题，本发明提供了一种液流电池用容积式散热设备，其与液流电池在设计和安装过程中均可以相对独立进行。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：将经静电喷涂形成涂膜层后的蒸发器放置于储液罐中，通过蒸发器中循环流动的冷媒和储液罐中的电解液进行热交换，最后通过散热器对外界环境进行散热。所采用的液流电池用容积式散热设备包括蒸发器、散热器、压缩机、制冷剂回流管路、压缩机吸入管路和压缩机压出管路和储液罐，其中，所述蒸发器出口和散热器入口由制冷剂回流管路连通；所述散热器出口和蒸发器入口依次由压缩机吸入管路、压缩机和压缩机压出管路连通；蒸发器直接放置于液流电池电解液储液罐中；制冷剂由压缩机驱动在蒸发器和散热器之间循环流动，实现对液流电池的散热。

本发明所述的蒸发器为管束型盘管结构，其管束可采用单根管束或并联多根管束，单管横截面采用双层结构设计，其外层材质使用耐强酸腐蚀、耐高低温且耐高压的非金属材质，包括PTFE、FEP和PVDF等，其壁厚为0.1mm-1mm，内层材质使用传热性能较好、耐高低温且耐高压的金属，包括铜、不锈钢、铝和钛，其壁厚为0.5mm-2mm。