CN2927331Y - 一种流动态钒储能装置 - Google Patents

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Abstract

一种流动态钒储能装置，它是在绝缘外壳中，有按照顺序排列设置的液槽，其特征是在不同的液槽中分别装有正负钒电解液，正负钒电解液被隔膜分开，在液槽中设置极板，相同极性的极板用导线连接起来用于接通外电路；装置适应性好，其特征是适用于不同方法制备的多种电解液包括：钒－硫酸电解液；钒－盐酸电解液；钒－溴电解液。电解液置换速度快，其特征是在钒储能装置外制备大量的储备电解液于电解液罐内以作备用，急用时更换已经充电的电解液罐即可。

Description

一种流动态钒储能装置
所属技术领域
本实用新型涉及到一种钒储能装置，尤其是流动态钒储能装置。
背景术领
根据钒离子在电解液中的氧化还原特性，人们对钒储能装置的研究已有二十多年的历史了。钒电池是一种仅在液相发生氧化还原反应的电池，具有利于环保，寿命长，能深充深放等优点。钒电池的用途极为广泛，在大型兆瓦级电网调峰储能装置，风力发电储能装置，太阳能发电储能装置，都有非常成功的实例，也有在潜水艇中做备用电源的成功实例。由于钒电池是液流电池，为加大容量，电解液可与电极组分开而单独存放在电解液罐中，充放电时再由管道流通到电极组件中，故称流动态钒储能装置。当前的流动态钒储能装置存在以下缺点：1、结构复杂易损坏；因为是多组双电极串联而成，一旦其中一组损坏便可造成全***损坏。2、易渗漏；流动态钒电池多采用双极板结构，即：每片极板一面是正极另一面是负极。如果采用纯石墨极板，电阻虽小，但由于石墨总有微孔，极易造成正负极电解液渗漏而交叉污染。如果采用炭塑极板，虽可减少渗漏，但电阻高。3、一般的钒储能装置充放电都在***中进行，充电时间长。
发明内容
为了克服现有的储能装置的不足，本实用新型提供一种钒储能装置，该储能装置能解决传统储能装置的上述不足。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个绝缘外壳中，有负极性液槽—正极性液槽—负极性液槽依次排列，其特征是本新型动态钒储能装置每一组正负极电对都是独立的单元。每一组正负极电对是由一个正极板和两个负极板及两片隔膜组成或一个负极扳和两个正极板及两片隔膜组成。因不是双电极结构，无论是用纯石墨极板或碳塑极板都不会产生正负电解液渗透现象，需组合时，用电路连接多个单元即可。若其中一个单元损坏，用一个新的单元替换即可，不会造成整个***损坏。本实用新型钒储能装置的电解液置换速度快，其特征是在钒储能装置外制备大量的储备电解液于电解液罐内以作备用，急用时可以更换已经充电的电解液罐即可，因此节省充电时间。这一特点使之用途广泛，除一般储能外，更适用于车辆，船舶及海上操作平台所需储能装置。本使用新型钒储能装置，适用于不同方法制备的多种电解液，包括：钒-硫酸电解液，钒-盐酸电解液，钒-溴电解液。
下面结合附图1和附图2的一个实施例对本实用新型进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型的原理图。
图2是本实用新型一个单元的剖面构造图。
图中(1)绝缘外壳，(2)极板，(3)隔膜，(4)负极钒电解液腔，(5)正极钒电解液腔，(6)负极导线，(7)正极导线，(8)负载，(9)正极电解液进口管，(10)正极电解液出口管，(11)负极电解液出口管，(12)负极电解液进口管，(13)正极液泵，(14)正极电解液罐，(15)负极电解液罐，(16)负极液泵，(17)充电机正极导线，(18)充电机负极导线，(19)充电机(k1)充电开关(k2)放电开关，(20)正极液灌阀门，(21)负极液罐阀门。
具体实施方案
1.在图2中，绝缘外壳(1)内设置了两个隔膜(3)，将负极钒电解液腔(4)和正极钒电解液腔(5)隔开，将极板(2)设置在正负电解液腔中。隔膜(3)嵌入到绝缘外壳(1)中以保证负极钒电解液和正极钒电解液的绝缘；极板(2)是一个非金属导电体，其设置在与隔膜(3)平行的位置上，以保证其在电解液中的最大接触面积；在绝缘外壳(1)外设置了正极电解液罐(14)，通过正极液罐阀门(20)、正极液泵(13)、正极电解液进口管(9)进入正极电解液腔(5)，通过正极电解液出口管(10)、正极液罐阀门(20)回到正极电解液罐(14)；在绝缘外壳(1)另一侧设置了负极电解液罐(15)，通过负极液罐阀门(21)负极液泵(16)、负极电解液出口管(12)进入负极电解液腔(4)，通过负极电解液进口管(11)、负极液罐阀门(21)同到负极电解液罐(15)。
在放电时，电解液有序循环。正极电解液是由正极电解液罐(14)通过正极液管阀门(20)、正极液泵(13)从正极电解液进口(9)进入正极钒电解液腔(5)，再由正极电解液出口(10)、正极液管阀门(20)流回正极电解液罐(14)；负极电解液是由负极电解液罐(15)通过负极液罐阀门(21)、负极液泵(16)从负极电解液进口(12)进入负极钒电解液腔(4)，再由负极电解液出口(11)负极液罐阀门(21)流回负极电解液罐(15)。负极导线(6)和正极导线(7)分别与相应的极板相连，当负极导线(6)和正极导线(7)与负载(8)相连接时，即外电路与负载(8)接通，电子流通过极板(2)—负极性钒电解液腔(4)—极板(2)—正极性钒电解液腔(5)—极板(2)—负极性钒电解液腔(4)—负载(8)—极板(2)形成回路从而驱动负载(8)工作。
在图1中充电机(19)通过正极导线(17)、充电开关(k1)、极板(2)、正极电解液腔(5)、隔膜(3)、负极电解液腔(4)、负极导线(18)回到充电机(19)形成充电回路。
充电时，合上充电开关(K1)，正负电解液不断通过各自回路循环，通过隔膜使正负钒电解液产生液相氧化还原反应，使得正极电解液腔(5)内的电解液价位升至V5+V4+，负极电解液腔(4)内的电解液价位降至V2+V3+，同时由于正极液泵(13)和负极液泵(16)的驱动使得正极电解液罐(14)和负极电解液罐(15)的价位与各自电解液腔内的价位相同并作为储备使用。
放电时，合上放电开关(K2)，正负电解液不断通过各自回路循环，通过隔膜正负钒电解液产生液相氧化还原反应，使得正极电解液腔内(5)的电解液价位降低，负极电解液腔(4)内的价位升高，正负钒电解液的价位随着负载(8)的功耗逐渐趋于平衡，反映在两个极板(2)上的电位差逐渐降低直至为零。
要恢复钒储能装置正负钒电解液的电位差只要在位于正负钒电解液的两个极板(2)之间充电即可。
为了缩短钒储能装置的充电时间，可以将已经充电的正极电解液罐(14)和负极电解液罐(15)制备为储备罐，急用时，通过正极液罐阀门(20)和负极液罐阀门(21)同时更换两个充好电的电解液罐即可完成充电过程，因此节省充电时间。
综上述说明，本实用新型解决了现有钒储能装置易损坏，易渗透，充电时间长的问题。

Claims (3)

1.一种流动态钒储能装置，在绝缘外壳中，负极性液槽—正极性液槽—负极性液槽依次排列，其特征是：在槽与槽之间有隔膜分开，在每个槽中设置一极板，在依次排列的液槽中分别添加负极性钒电解液和正极性钒电解液，相同极性的电解液中的极板用导线相连；在绝缘壳外分别设置了正负电解液罐通过相应的管道与正负电解液腔相连。
2.根据权利要求1所述的流动态钒储能装置，其特征是绝缘外壳外的正负电解液罐与连接它们的管道有阀门连接。
3、根据权利要求2所述的流动态钒储能装置，其特征是所述钒电解液为钒-硫酸电解液、钒-盐酸电解液或钒-溴电解液。
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