一種氧化還原液流電池及其應用制造技術

本發明專利技術涉及一種氧化還原液流電池，其包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、正極電解液儲罐和負極電解液儲罐，其中正極電解液儲罐和負極電解液儲罐放置于同一水平面上。正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液，等效直徑徑在0.1mm～8mm之間，個數不小于1根的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上。充滿電解液的導管于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐間構成虹吸結構，保持正、負極電解液儲罐內的電解液時時連通。本發明專利技術的液流儲能電池可以有效延緩因離子和水的遷移造成的正負極兩側電解液的失衡，抑制容量衰減。

Redox flow cell and application thereof

The invention relates to a redox flow battery, comprising an anode, cathode and anode circulating pump pipeline pump, pipeline, negative positive electrolyte tank and cathode electrolyte tank, wherein the positive electrolyte tank and negative electrolyte tank placed on the same level. Between the positive and negative electrolyte electrolyte tank storage tank through the openings at two ends, filled with electrolyte, equivalent diameter in 0.1mm ~ 8mm, the number of not less than 1 of the root catheter is communicated with the electrolytic liquid under the respective ends of the catheter in the positive electrolyte tank and cathode electrolyte tank, a part of the catheter is above the cathode electrolyte level electrolyte tank and cathode electrolyte tank. The electrolyte filled conduit forms a siphon structure between the positive electrolyte tank and the negative electrolyte tank, and the electrolyte in the positive and negative electrolyte tanks is always communicated. The liquid energy storage battery of the present invention can effectively retard the imbalance of electrolyte on the positive and negative sides caused by the migration of ions and water, and inhibit the capacity attenuation.

【技術實現步驟摘要】
一種氧化還原液流電池及其應用
本專利技術涉及一種氧化還原液流電池，還涉及一種延緩電池容量衰減的方法。
技術介紹
能源是國民經濟可持續發展和國家安全的重要基礎，電力作為清潔便利的二次能源利用形式，隨著經濟的發展，需求量日益增加?；茉吹拇罅肯乃斐傻沫h境壓力日益突出，研究開發和大規模利用風能、太陽能等可再生能源，實現節能減排以及能源多樣化成為世界各國能源安全和可持續發展的重要戰略。風能、太陽能等可再生能源發電系統具有不連續、不穩定的非穩態特征，大規模高效儲能技術是解決這一問題的關鍵技術。液流儲能電池是一種大規模高效電化學儲能裝置，相比于其他儲能技術具有能量轉換效率高，蓄電容量大，系統設計靈活，可靠性高，可深度放電，以及運行維護費用低和環境友好等優點。尤其是其容量與功率可獨立設計的特點，非常適合發展大規模儲能，在風力發電、光伏發電、電網調峰、分布電站、軍用蓄電、市政交通、通訊基站、UPS電源等領域有良好的應用前景。全釩氧化還原液流電池作為最具有商業化潛力的電化學儲能技術，其采用離子交換膜將正極和負極隔開，通過正極和負極各自閉合的循環管路，用循環泵使得電解液儲罐中的電解液流入電池中的電極表面，利用正負極電解液中不同價態的金屬釩離子之間的相互轉化，將化學能轉化為電能。但在電池實際運行過程中，由于正負極各自的離子以及水可以通過離子交換膜發生遷移，導致兩極電解液的離子濃度和體積不平衡，進而造成電池容量衰減，效率下降。US6764789提供了兩種緩解電池容量衰減的方法，分別是電解液批處理法以及溢流法；氧化還原液流電池和使電池長時間持續運行的方法(申請號：200910210176.9)提出將正負極電解液液面以下部分用管路連通的方法。其中批處理方法需要在電池運行多個循環后，外加電能(如泵)將電解液體積多的一極的電解液抽出，并轉移到另一極電解液儲罐中，增加了系統的復雜度和后期維護費用，降低了系統效率；而另外兩種方法都是采用連通器的原理，利用重力使兩極電解液儲罐中的電解液實現再平衡。
技術實現思路
本專利技術的目的在于延緩因離子和水的遷移造成的正負極兩側電解液的失衡，抑制容量衰減。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種氧化還原液流電池，其包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、裝填有電解液的正極電解液儲罐和裝填有電解液的負極電解液儲罐，所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上。充滿電解液的導管與正極電解液儲罐和負極電解液儲罐間構成虹吸結構，保持正、負極電解液儲罐內的電解液時時連通。所述的氧化還原液流電池中導管的等效直徑為0.1mm-8mm，其中等效直徑定義為4倍的過流斷面的面積與過流斷面上流體與固體接觸的周長的比值。所述導管的個數為1根或2根以上。所述導管處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上部份的壁上開設有注液孔，并于注液孔處裝有閥門。所述氧化還原液流電池的正極電解液儲罐經正極循環泵通過正極管路與電池正極入口連接，電池正極出口連接經正極管路與正極電解液儲罐相連接；負極電解液儲罐經負極循環泵通過負極管路與電池負極入口連接，電池負極出口連接經負極管路與負極電解液儲罐相連接。上述的氧化還原液流電池是全釩氧化還原液流電池。上述的氧化還原液流電池，其在應用中可延緩氧化還原液流電池容量衰減。具體實施方式本專利技術所提供的一種氧化還原液流電池，其包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、正極電解液儲罐和負極電解液儲罐，其中正極電解液儲罐和負極電解液儲罐放置于同一水平面上。正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液，等效直徑在0.1mm～8mm之間，個數不小于1根的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上。在本專利技術的優選例中，導管位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面以上，并且可以水平放置，也可在空間上傾斜一定角度?？紤]到電解液儲罐的密封，導管可以從電解液儲罐的上壁伸出，也可以從電解液儲罐的側壁伸出；導管與儲罐壁之間的連接方式也沒有限制，以不泄漏電解液為準，可以是法蘭連接，也可以用膠粘接?？傊梢宰駨漠敃r、當地的環境以及施工條件選擇恰當的連接方式。本專利技術采用虹吸原理連接正極電解液儲罐和負極電解液儲罐中的電解液，使之能自動完成平衡的過程，能長時間保持液面高度幾乎相同。在多次充放電循環后，兩側活性物質會在離子交換膜兩側出現遷移，造成濃度差。該濃度差成為導管內離子遷移的動力，濃度高的一側離子向濃度低的一側遷移，從而保證了正、負極電解液中活性物質的平衡。導管應選用耐電解液腐蝕的材料制成，不限制為硬性材料，優選能夠耐電解液腐蝕的高分子材料，如聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醇、聚砜、聚醚砜、聚醚、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、砸萘聯苯聚醚酮、聚苯并咪唑、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚丙烯腈中的一種或多種材料組合制成。本專利技術還提供一種延緩氧化還原液流電池容量衰減的方法，該方法中的氧化還原電池包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、正極電解液儲罐和負極電解液儲罐，其中正極電解液儲罐和負極電解液儲罐放置于同一水平面上。正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液，等效直徑在0.1mm～8mm之間，個數不小于1根的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上。在該方法的優選例中，導管位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面以上，并且可以水平放置，也可在空間上傾斜一定角度。考慮到電解液儲罐的密封，導管可以從電解液儲罐的上壁伸出，也可以從電解液儲罐的側壁伸出；導管與儲罐壁之間的連接方式也沒有限制，以不泄漏電解液為準，可以是法蘭連接，也可以用膠粘接?？傊梢宰駨漠敃r、當地的環境以及施工條件選擇恰當的連接方式。所述延緩氧化還原液流電池容量衰減的方法采用虹吸原理連接正極電解液儲罐和負極電解液儲罐中的電解液，使之能自動完成平衡的過程，能長時間保持液面高度幾乎相同。在多次充放電循環后，兩側活性物質會在離子交換膜兩側出現遷移，造成濃度差。該濃度差成為導管內離子遷移的動力，濃度高的一側離子向濃度低的一側遷移，從而保證了正、負極電解液中活性物質的平衡。該方法中的導管應選用耐電解液腐蝕的材料制成，不限制為硬性材料，優選能夠耐電解液腐蝕的高分子材料，如聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醇、聚砜、聚醚砜、聚醚、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、砸萘聯苯聚醚酮、聚苯并咪唑、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚丙烯腈中的一種或多種材料組合制成。實施例以本專利技術提出的氧化還原液流電池為例，詳細的說明本專利技術介紹的電池以及方法，氧化還原液流電池其由10節單電池組裝而成，每節電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化還原液流電池，其包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、裝填有電解液的正極電解液儲罐和裝填有電解液的負極電解液儲罐，其特征在于：所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上；充滿電解液的導管與正極電解液儲罐和負極電解液儲罐間構成虹吸結構，保持正、負極電解液儲罐內的電解液時時連通。

【技術特征摘要】
1.一種氧化還原液流電池，其包括正極循環泵、正極管路、負極循環泵、負極管路、裝填有電解液的正極電解液儲罐和裝填有電解液的負極電解液儲罐，其特征在于：所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐之間通過兩端開口、內部充滿電解液的導管相連通，導管的兩端分別位于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之下，導管中的一部份處于正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的電解液液面之上；充滿電解液的導管與正極電解液儲罐和負極電解液儲罐間構成虹吸結構，保持正、負極電解液儲罐內的電解液時時連通。2.根據權利要求1所述的氧化還原液流電池，其特征在于：所述導管的等效直徑為0.1mm-8mm，其中等效直徑定義為4倍的過流斷面的面積與過流斷面上流體與固體接觸的周長的比值。3.根據權利要求1所述的氧化還原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李春花，
申請(專利權)人：青島祥智電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37