[发明专利]一种氧化还原液流电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用电化学反应进行化学储能领域，特别是一种氧化还原液流电池大规模的储能系统。

背景技术

随着国民经济的高速发展，能源、资源、环境之间的矛盾显得日益突出，国家提出发展太阳能、风能发电为主的可再生清洁能源，建设可持续发展的经济增长模式。但是太阳能、风能随着昼夜变化其发电量产生显著变化，难于保持稳定的电能输出，需要和一定规模的电能储存装置相配合，构成完整的供电系统，保证持续稳定的电能供应。氧化还原液流电池系统具有电能储存和高效转化功能，且电池容量可以随着储液罐体积的增加而提高，使用寿命长、操作和维护费用低等优点，因此在很多领域都有着很好的发展前景。

氧化还原液流储能电池最重要的技术指标为能量效率，可体现在库仑效率和电压效率两个方面。电解液主回路的内漏电电流会降低电池的库仑效率，尤其当系统放大后，漏电电流的影响将更加显著，所以采取一些措施来破坏电解液的连续性可以避免产生漏电电流。

发明内容

本发明设计了一种可以减小氧化还原液流电池漏电电流、改善电池充放电性能的新型系统；此设计操作简单，成本低廉。

主要包括：液流电池或液流电池组，正极电解液储液罐，负极电解液储液罐，所述正极电解液储液罐为≥2个相互分隔开的储存电解液的空间，且相互分隔开的储存电解液的空间通过管路相连通，在其连通管路上设置有阀门；其中至少一个相互分隔开的储存电解液的空间通过管路与液流电池或液流电池组的正极物料入口相连，至少一个相互分隔开的储存电解液的空间通过管路与液流电池或液流电池组的正极物料出口相连；和/或，所述负极电解液储液罐为≥2个相互分隔开的储存电解液的空间，且相互分隔开的储存电解液的空间通过管路相连通，在其连通管路上设置有阀门，其中至少一个相互分隔开的储存电解液的空间通过管路与液流电池或液流电池组的负极物料入口相连，至少一个相互分隔开的储存电解液的空间通过管路与液流电池或液流电池组的负极物料出口相连。所述的氧化还原液流电池系统，其特征在于：所述相互分隔开的储存电解液的空间为在一个储液罐体内采用隔板相互分隔成的≥2个储液空间，或者为≥2个的储液罐体，或者是上述二者方式的任意组合。

所述相互分隔开的储存电解液的空间符合特定条件才能实现导通。其可以通过差压变送器来控制阀门的开启和关闭，当阀门两端的压差值高于设定值后阀门自动开启，当阀门两端的压差值低于设定值后阀门自动关闭。可以通过储液罐体积、电解液体积、流量等的关系为阀门设置开启时间和关闭时间。也可以在液流电池或液流电池组的正极和/或负极物料出口相连的储存电解液的空间内部设置有液位传感器，其通过电流信号控制相互分隔开的储存电解液的空间相连通管路上的阀门的开启和关闭。所述的连通管路上的阀门可以是电动球阀、电动蝶阀、电磁阀等液体输送阀门。

所述≥2个相互分隔开的储存电解液的空间布置时，它们之间具有相对的位势差，依靠它们内部电解液之间的液位差在重力场的作用下实现相互分隔开的储存电解液的空间的导通过程。

所述相互分隔开的储存电解液的空间之间的连通管路上设置有导液泵，通过导液泵实现相互分隔开的储存电解液的空间的导通过程。所述泵可以为磁力泵、离心泵等液体输送泵。相互分隔开的储存电解液的空间为≥2个。当所述相互分隔开的储存电解液的空间为≥3个时，它们之间通过管路依次串联连通或串并混联连通，在其串联管路上设置有阀门。

这种有条件的导通，缩短或切断了电解液在储液罐的出口和入口间形成闭合回路时间，由于每两节电池之间的漏电电流包括电池内部的电解液通道，和电池外部的主回路通道，所以主回路的切断，会明显减小漏电电流的损失，特别是系统放大后效果会尤为明显。

同时，通过对电解液储罐系统分隔成几个空间，使电解液分批次进入电池，在储罐上部分电解液有更多的时间进行混合，均匀混合的同时提高了参与电化学反应物的浓度。这种类似于间歇式的充放电方式可以达到在相同的操作条件下，充电过程可以获得更高的SOC，放电过程可以获得更低的SOD。提高了电解液的利用率，进而节省了氧化还原液流电池的投资成本。

由于正负极储液罐分别与外界隔绝，所以在液体分配的过程中会造成储液罐上下两部分压力不平衡，通过压力平衡管使储液罐上下导通，消除压力变化的影响。如果使用差压变送器控制阀门的开启和关闭时不需要压力平衡管，此时阀门两侧的压力差达到最高设定值时阀门自动开启，阀门两侧压力差低于最低设定值时阀门自动关闭。本发明的优点在于：

a)可以显著减小漏电电流；

b)提高电解液的利用率，节约投资成本；

c)实施方式较多且易于实现；