[发明专利]一种液流电池用一体化电解液储罐

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液流储能电池的电解质溶液储罐，更具体而言，本发明提供一种液流储能电池电解质溶液储罐的设计方法。 

背景技术

随着国民经济快速发展，能源短缺和环境污染的现状日趋严峻，能源、资源和环境保护间的矛盾也日益突出。为实现可持续发展，调整当前电力能源结构，开发规模化利用风能、太阳能等可再生清洁能源，已经成为我国电力能源发展的基本国策。风能、太阳能等可再生能源发电过程具有不稳定和不连续的特点，需要配备蓄电储能装置，才能实现连续、稳定的电能输出,避免对局部电网产生冲击而引发的大规模恶性事故。液流储能电池(Redox Flow Battery，简称RFB)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。以全钒液流电池(Vanadium Redox Flow Battery，VRFB)为代表的规模化蓄电储能装置近年来得到快速发展，逐步进入大规模示范阶段。在现有的电网系统中，通过大规模蓄电储能实现“削峰填谷”作用，能够缓和电力供需矛盾，提高发电设备利用率，降低火力发电能耗。通常液流电池系统由电池、正极管路、正极电解质溶液储罐、正极泵、负极管路、负极电解质溶液储罐、负极泵等主要部件组成。通过正极泵和负极泵经正极管路和负极管路将电解质溶液从正极电解质 溶液储罐和负极电解质溶液储罐导入电池的正极和负极，并再返回正极电解质溶液储罐和负极电解质溶液储罐中，来实现整个电池系统中液体的循环流动。 

目前，液流储能电池在长时间、多循环运行时存在的问题主要有以下几个方面，正、负极离子及水的迁移、扩散；电解质溶液稳定性差；正、负极电解质溶液温度不一致，致使两极反应速度差异变大，导致电池效率下降等。 

很多研究人员在此基础上做了一定的工作，大多数都是在正、负极电解质溶液储罐之间通过外部元件的加入从而使电解质溶液的体积保持一致，进而达到降低容量衰减速度的目的。 

发明内容

本发明目的在于提供一种液流储能电池的电解液储罐，为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种液流电池用一体化电解液储罐，所述一体化电解液储罐为中空容器，其内竖向设置有正负极隔板将储罐内分为互不连通的正极腔室和负极腔室两部分；沿任意水平面的正极腔室和负极腔室的横截面面积均相等；隔板上设有通孔。 

所述隔板上孔个数≥2。 

于一体化电解液储罐内装填有电解液，隔板的上端处于电解液液面以上，处于电解液液面以下的通孔保持正极腔室和负极腔室内电解液相互连通；处于电解液液面以下的通孔总有效面积为处于电解液液面以下的隔板面积的0.0005%-0.01%。 

所述处于电解液液面以下的通孔总有效面积为处于电解液液面以下的隔板 面积的优选0.0006%-0.005%。 

所述处于电解液液面以下的通孔总有效面积为处于电解液液面以下的隔板面积的更优选0.0008%-0.001%。 

所述隔板垂直设置于储罐内。 

电解液储罐和隔板材质为PVC、PTFE、PP或PE材料。 

液流电池包括全钒液流电池、全铁液流电池、铁铬液流电池或铁钒液流电池。 

本发明提到的的“正、负极一体化电解质溶液储罐”，其材质可以为PVC、PTFE、PP、PE等任何的耐腐蚀材料制成。 

一体化电解液储罐体积可以为大于10mL的任意体积值；其形状可以为任意形状。 

本发明的有益结果： 

（1）本发明可以使液流电池在运行过程中，时刻保持正、负极电解质溶液温度保持基本一致，降低了由于正、负极电解质溶液温度的差异对电池反应产生的影响，进而使电池反应更具同步性。 

（2）本发明可以使液流电池在运行过程中，通过浓度平衡的原理，使正、负极电解质溶液的浓度基本保持一致，减少了由于正、负极电解质溶液的浓差极化给电池效率带来的影响，进而使电池在长期运行可以保持较稳定的效率值。 

（3）本发明可以使液流电池在运行过程中，通过小孔的连接，可以有效解决电池在长期运行中出现的电解质溶液体积迁移问题，正、负极电解质溶液的液位保持基本一致，降低电池容量衰减速率。 

（4）本发明所采用的方法简单可行，不需要加入任何的辅助元件。