[实用新型]一种含永磁体材料的全钒液流电池装置

说明书

技术领域

本实用新型属于全钒液流电池领域，特别涉及一种含永磁体材料的全钒液流电池装置。

背景技术

全钒液流电池作为一种新型储能电池，具有应用安全、充放电循环次数多、能量转换效率高等优点，且电解液可多次循环利用，充放电容量大，可运用于电网的削峰平谷以及太阳能、风能的储藏，具有广泛的应用前景。

全钒液流电池是通过外接泵将电解液从储罐中向电池装置中泵入从而循环流动利用。电解液在电极表面进行电化学反应，通过氧化还原反应实现能量的转化。整个装置主要包括电解液储罐、外接泵和电池组件，其中电池组件含有电极板、集流体、质子交换隔膜和电池板框等。其中电池板框是电解液在电极板上流动从而发生电化学的重要场所，对电池效率的影响也至关重要。正负极板框之间流动的电解液用质子交换隔膜隔开，但是任何质子交换膜均无法完全消除钒离子在膜上的渗透。因此降低钒离子的跨膜渗透会有相当积极的作用。

目前，降低钒离子渗透性的主要方法是采用性能更好的质子交换膜。但是如何在相同的质子交换膜的基础上寻找更好的操作方法降低钒离子的渗透性，显得更具应用价值。根据洛仑磁力理论和离子渗透实验结果的结果可以得出，正确的添加永磁场对降低钒离子的渗透性有明显的作用。在相同条件下明显降低钒离子的跨膜渗透从而增加电池的充放电次数提高电池运行效率。因此通过设计一种含永磁体材料的板框装置可明显降低钒离子的跨膜渗透性，进而提高电池充放电次数延长电池使用寿命。目前并无相关文献和专利对此种装置有过相关报道。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，通过一种能够有效降低钒离子在质子交换膜上的跨膜渗透的含永磁体材料的全钒液流电池装置。

为此，本实用新型的技术方案是：一种含永磁体材料的全钒液流电池装置，其特征在于：包括中空的聚合物板框，聚合物板框上下对角位置设有进液口和出液口，所述聚合物板框的左右两侧嵌入永磁体；所述聚合物板框上方设有公共进液流道，正对进液口，聚合物板框下方设有公共出液流道，正对出液口；所述聚合物板框内设有各个分流道，各个分流道之间用磁性材料格栅隔开且各个分流道间隔距离相同，各个分流道连通公共进液流道和公共出液流道。

进一步地，所述永磁体嵌入聚合物板框内，磁性材料格栅外部包裹有聚合物。

进一步地，所述嵌入聚合物板框的永磁体和磁性材料格栅均是钕铁硼永磁体，永磁体和磁性材料格栅的极性按照从左到右为S极和N极依次交错排列放置。

本实用新型工作时，电解液从进液口流入公共进液流道后分配入各个分流道，经分流道流出后进入公共出液流道后从出液口流出电池装置。所述聚合物板框使用材料为聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯；永磁体是嵌入在聚合物板框内部，不与电解液直接接触；磁性材料格栅外部包裹聚合物也不与电解液直接接触。

和现有全钒液流电池相比，本实用新型的有益效果为：

1）永磁体材料的使用使得电池装置形成了一个方向从左到右的磁场。那么电解液流动的时候内部的钒离子就会收到自下而上的洛仑磁力，所以就会使得钒离子更多的向电极板方向运动，减少向质子交换膜方向的运动，从而降低了钒离子的跨膜渗透，合理的磁场强度下钒离子渗透可降低达18%左右，大大增加了全钒液流电池的充放电循环次数，延长电池寿命；

2）永磁体的使用可增强电解液中钒离子的运动性，加快反应降低极化提高电池使用效率。

附图说明

以下结合附图和本实用新型的实施方式来作进一步详细说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标记为：进液口1、进液公共流道2、分流道3、磁性材料格栅4、永磁体5、出液口6、出液公共流道7、聚合物板框8。

具体实施方式

参见附图。本实施例包括嵌入永磁体5的中空的聚合物板框8，所述聚合物板框8使用材料可以为聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯，在所述的聚合物板框的上下对角位置设有进液口1和出液口6，聚合物板框8的中空位置设有公共进液流道2、分流道3和公共出液流道7，各个分流道3之间被磁性材料格栅4相互隔离，形成分流道3和磁性材料格栅4交错排列的形态，电解液通过外接泵从进液口1输入通过公共进液流道2分配至分流道3，再流入公共出液流道7汇集从出液口6返回储罐，完成循环。

一个单电池会有两个聚合物板框8，中间以质子交换膜隔开，正负极电解液分别在外接泵的作用下在两个不同的板框内部流动，嵌入永磁体5和磁性材料格栅4后，永磁体5和磁性材料格栅从左到右以S极和N极是顺序交错排列，形成稳定磁场，磁性材料格栅4外裹一层聚合物，不与电解液直接接触。

本实施例中的磁性材料的使用明显降低了钒离子在正负极电解液间的渗透性，增加了电池的充放电循环次数延长了电池的使用寿命，增强了钒离子之间的运动性，加快了反应性提高了电池使用效率。