CN108232268A - 一种搅动溶液的锌镍液流电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种搅动溶液的锌镍液流电池，包括具有中空腔体的壳体、设于中空腔体中的电堆、沉积在中空腔体中的用于浸没电堆的电解液、设于中空腔体中的用于搅拌电解液的搅拌机构、设于壳体顶部的用于驱动搅拌机构的电机、设于中空腔体中的用于隔开搅拌机构和电堆的第一隔板、开设于第一隔板下端与壳体底部之间的第一间隙、开设于第一隔板上端与壳体顶部之间的第二间隙，搅拌机构包括穿设于壳体中的且一端连接在电机的输出轴上的转轴、连接在转轴另一端上的搅拌桨、设于第一隔板一侧的用于被转轴穿过的位于搅拌桨上方的第二隔板。本发明一种搅动溶液的锌镍液流电池，解决了电解液腐蚀接口的问题，有效的保证了电解液的浓度均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种搅动溶液的锌镍液流电池。
背景技术
锌镍液流储能电池是一种新型的价格低廉、效率优良、安全环保型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。
锌镍液流储能电池的正极是固体氧化镍电极，负极是在惰性集流体上沉积/溶解型锌电极，电解液是流动的锌酸盐碱性溶液，电池中不使用离子交换膜，通过电池外部循环泵带动电池腔内电解液的定向流动；充电时，固体氧化镍电极中的氢氧化镍(Ni(OH)2)氧化成羟基氧化镍(NiOOH)，溶液中的锌酸根离子在负极上沉积成金属锌。为了避免锌电极的枝晶生长及造成正、负电极短路等问题，需采用流动的电解质溶液降低锌离子的浓差极化。为了推动电解液循环流过正、负电极表面，循环泵的接入口位于电池壳体的底部。目前仍存在结构复杂，选取的泵耐碱液腐蚀时间短，及外接泵容易和电池壳体接口处出现接触不良造成电池漏液进而影响电池整体性能等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种搅动溶液的锌镍液流电池，克服了现有技术中因存在外接泵与电池底部之间的接口，导致的接触不佳或者碱液腐蚀接口造成电池漏液的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种搅动溶液的锌镍液流电池，包括具有中空腔体的壳体、设于所述中空腔体中的电堆、沉积在所述中空腔体中的用于浸没所述电堆的电解液、设于所述中空腔体中的用于搅拌所述电解液的搅拌机构、设于所述壳体顶部的用于驱动所述搅拌机构的电机、设于所述中空腔体中的用于隔开所述搅拌机构和所述电堆的第一隔板、开设于所述第一隔板下端与所述壳体底部之间的第一间隙、开设于所述第一隔板上端与所述壳体顶部之间的第二间隙；
所述搅拌机构包括穿设于所述壳体中的且一端连接在所述电机的输出轴上的转轴、连接在所述转轴另一端上的搅拌桨、设于所述第一隔板一侧的用于被所述转轴穿过的位于所述搅拌桨上方的第二隔板。
优选地，所述转轴沿竖直方向分布，所述转轴与所述输出轴、所述搅拌桨均同轴分布。
优选地，所述第二隔板与所述搅拌桨之间的距离为5-50mm。
优选地，所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括设于所述中空腔体底部的且位于所述搅拌机构下方的用于将所述电解液从所述第一隔板靠近所述搅拌机构的一侧通过所述第一间隙导向所述第一隔板靠近所述电堆的一侧的导流板。
更优选地，所述导流板由两块或两块以上的三棱柱或四棱柱间隔且平行排列组成。
优选地，所述电堆由作为正极的镍电极和作为负极的沉积锌的集流体交替组成。
更优选地，所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括穿设于所述壳体上的与所述正极电连接的正极极柱、穿设于所述壳体上的与所述负极电连接的负极极柱。
优选地，所述电解液为含有锌酸盐的碱性溶液，所述碱性溶液由NaOH溶液、KOH溶液、LiOH溶液中的一种或一种以上组成。
优选地，所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括开设于所述壳体上的排气口。
优选地，所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括开设于所述壳体上的进液口。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种搅动溶液的锌镍液流电池，通过在壳体顶部设置电机，解决了电解液腐蚀接口的问题，通过搅拌机构在电解液内搅拌，推动电解液经导流板从电堆底部流向电堆顶部，从而使电解液通过第一间隙和第二间隙在中空腔体中定向循环流过正极和负极的表面，有效的保证了中空腔体中电解液的浓度均匀性，有效的保证了电解液在正极和负极的表面的流速一致性。
附图说明
附图1为本发明装置的结构示意图一；
附图2为本发明装置的结构示意图二。
其中：1、壳体；2、电堆；3、电机；4、第一隔板；5、转轴；6、搅拌桨；7、导流板；8、正极极柱；9、负极极柱；10、进液口；11、第二隔板。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1-2所示，上述一种搅动溶液的锌镍液流电池，包括具有中空腔体的壳体1、设于中空腔体中的电堆2、沉积在中空腔体中的用于浸没电堆2的电解液、设于中空腔体中的用于搅拌电解液的搅拌机构、设于壳体1顶部的用于驱动搅拌机构的电机3、设于中空腔体中的用于隔开搅拌机构和电堆2的第一隔板4、开设于第一隔板4下端与壳体1底部之间的第一间隙、开设于第一隔板4上端与壳体1顶部之间的第二间隙、开设于所述壳体1顶部的排气口（图中未示出）、开设于壳体1顶部的进液口10。第一隔板4的两侧分别贴设于壳体1的两个侧面上，在本实施例中，电解液的液面高于电堆2且低于第一隔板4。在本实施例中，壳体1为六面体，其底部和侧部密封。电机3为微型电磁式电动机或永磁式电动机。电机3的能耗可以通过搅动溶液的锌镍液流电池本身来提供，也可以通过外接电源来提供。
搅拌机构包括穿设于壳体1中的且上端连接在电机3的输出轴上的转轴5、连接在转轴5下端的搅拌桨6、设于第一隔板4一侧的用于被转轴5穿过的位于搅拌桨6上方的第二隔板11，第二隔板11分布在水平面内。在本实施例中，转轴5沿竖直方向分布，转轴5与输出轴、搅拌桨6均同轴分布。搅拌桨6在竖直方向上靠近中空腔体的底部，便于在转动时在电解液底部形成涡流。搅拌桨6可拆卸的连接在转轴5上，搅拌桨6为锚式、框式、涡轮式、推进式的一种。转轴5的直径为标准公称轴径，例如为φ30、φ40、φ50、φ65、φ80、φ95、φ110中的一种。第二隔板11与搅拌桨6上端面的距离为5-50mm；在本实施例中，第二隔板11与搅拌桨6上端面的距离为25mm。
搅动溶液的锌镍液流电池还包括设于中空腔体底部的且位于搅拌机构下方的导流板7，该导流板7用于将电解液从第一隔板4左侧（参见图1所示，图1中的左侧即为这里的左侧）通过第一间隙导向第一隔板4右侧，使得第一隔板4右侧的电解液液面升高，使第一隔板4两侧形成液体落差，电解液再从第二间隙回流至第一隔板4左侧，在中空腔体中形成定向循环流动，保证了电解液的密度和浓度均匀性。导流板7由两块或两块以上的三棱柱或四棱柱间隔且平行排列组成，在本实施例中，导流板7由两块四棱柱沿电解液流动方向平行排布组成，该四棱柱的截面为梯形且梯形的长边在下。
电堆2由作为正极的镍电极和作为负极的沉积锌的集流体交替组成。搅动溶液的锌镍液流电池还包括穿设于壳体1顶部的与正极电连接的正极极柱8、穿设于壳体1顶部的与负极电连接的负极极柱9。
电解液为含有锌酸盐的碱性溶液，碱性溶液由NaOH溶液、KOH溶液、LiOH溶液中的一种或一种以上组成。
本发明针对锌镍液流电池使用外接循环泵以带动电解液循环，容易因循环泵与电池壳体1接触不牢固及循环泵因腐蚀造成损坏进而造成电池漏液的问题。采用一体式结构，内置电解液搅拌机构，同时使用的电机3的功率小于循环泵的功率，减小了电池本身的耗能。进一步简化了电池***的结构。
以下具体阐述下本实施例的工作过程：
搅动溶液的锌镍液流电池工作时，启动电机3，搅拌桨6搅拌在电解液底部形成涡流（形成向下推力），使电解液从第一隔板4左侧通过第一间隙流向第一隔板4右侧，第一隔板4右侧的电解液液面升高，电解液再通过第二间隙从第一隔板4右侧回流至第一隔板4左侧，形成壳体1内部电解液的定向循环流动。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：包括具有中空腔体的壳体、设于所述中空腔体中的电堆、沉积在所述中空腔体中的用于浸没所述电堆的电解液、设于所述中空腔体中的用于搅拌所述电解液的搅拌机构、设于所述壳体顶部的用于驱动所述搅拌机构的电机、设于所述中空腔体中的用于隔开所述搅拌机构和所述电堆的第一隔板、开设于所述第一隔板下端与所述壳体底部之间的第一间隙、开设于所述第一隔板上端与所述壳体顶部之间的第二间隙；
所述搅拌机构包括穿设于所述壳体中的且一端连接在所述电机的输出轴上的转轴、连接在所述转轴另一端上的搅拌桨、设于所述第一隔板一侧的用于被所述转轴穿过的位于所述搅拌桨上方的第二隔板。
2.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述转轴沿竖直方向分布，所述转轴与所述输出轴、所述搅拌桨均同轴分布。
3.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述第二隔板与所述搅拌桨之间的距离为5-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括设于所述中空腔体底部的且位于所述搅拌机构下方的用于将所述电解液从所述第一隔板靠近所述搅拌机构的一侧通过所述第一间隙导向所述第一隔板靠近所述电堆的一侧的导流板。
5.根据权利要求4所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述导流板由两块或两块以上的三棱柱或四棱柱间隔且平行排列组成。
6.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述电堆由作为正极的镍电极和作为负极的沉积锌的集流体交替组成。
7.根据权利要求6所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括穿设于所述壳体上的与所述正极电连接的正极极柱、穿设于所述壳体上的与所述负极电连接的负极极柱。
8.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述电解液为含有锌酸盐的碱性溶液，所述碱性溶液由NaOH溶液、KOH溶液、LiOH溶液中的一种或一种以上组成。
9.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括开设于所述壳体上的排气口。
10.根据权利要求1所述的一种搅动溶液的锌镍液流电池，其特征在于：所述搅动溶液的锌镍液流电池还包括开设于所述壳体上的进液口。
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