電解液儲罐及液流電池的製作方法
2023-11-11 09:56:06 2
本發明涉及液流電池技術領域，具體為一種電解液儲罐及液流電池。
背景技術：
液流電池在長期運行過程中，由於離子膜通透性，電解液會根據不同的運行模式由電池一極遷往至另外一極，釩離子和水在電堆兩側通過離子膜不斷遷移，形成一側釩濃度或硫酸根偏高的現象，進而引起唐南效應及副反應，造成了在高溫或低溫環境下，正極電解液或負極電解液由於高SOC而增加不穩定性。雖然正極電解液和負極電解液的互混可以使得恢復到初始狀態，但這種互混將會造成液流電池電量損失，以及初始充電成本的增加。
技術實現要素：
本發明針對以上問題的提出，而研製一種電解液儲罐及液流電池。
本發明的技術手段如下：
一種電解液儲罐，所述電解液儲罐為正極電解液儲罐或負極電解液儲罐，所述電解液儲罐包括：
設置在所述電解液儲罐頂部的水汽收集部件；
與水汽收集部件相連通的第一水導出部件和第二水導出部件；當電解液儲罐為正極電解液儲罐時，所述第一水導出部件的導出口置於正極電解液儲罐中，所述第二水導出部件的導出口置於負極電解液儲罐中；當電解液儲罐為負極電解液儲罐時，所述第一水導出部件的導出口置於負極電解液儲罐中，所述第二水導出部件的導出口置於正極電解液儲罐中；
進一步地，所述水汽收集部件包括水匯集部件和水盛放部件；
進一步地，所述水匯集部件採用內置在所述電解液儲罐頂部的倒錐形結構；所述水盛放部件採用設置在所述水匯集部件下方的盛水容器；所述第一水導出部件和所述第二水導出部件均採用與所述水盛放部件相連通的導出管；
進一步地，所述水匯集部件外表面和所述電解液儲罐內側壁上均設置有疏水塗層；
進一步地，所述疏水塗層的厚度大於1mm；設置在電解液儲罐內側壁上的疏水塗層的高度為所述電解液儲罐高度的30％，且由電解液儲罐頂部開始向下延伸；所述疏水塗層採用聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、過氟烷基化物、聚丙烯或聚氯乙烯材質製成。
一種液流電池，包括：
正極電解液儲罐；
負極電解液儲罐；所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐均採用上述任一項所述的電解液儲罐；
用於檢測液流電池SOC的SOC檢測模塊；
用於檢測正、負電解液罐內電解液溫度的溫度檢測模塊；
濃度獲知模塊；所述濃度獲知模塊用於獲知正極電解液與負極電解液之間的釩離子濃度差、正極電解液與負極電解液的濃度差、正極電解液硫酸根濃度和負極電解液硫酸根濃度；
與所述SOC檢測模塊、所述溫度檢測模塊、所述濃度獲知模塊、正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件、以及負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件相連接的控制模塊；所述控制模塊根據SOC檢測模塊的檢測結果和濃度獲知模塊的獲知結果來控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件、以及負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件的導出操作；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第一SOC預設範圍，同時0.9≤a≤1.1，0.9≤b≤1.1時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至正極電解液儲罐中，同時控制負極電解液儲罐的第一水導出部件將負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至負極電解液儲罐中；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第一SOC預設範圍，同時1.1＜a且b＜0.9，或a＜0.9且1.1＜b，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第一水導出部件和第二水導出部件，以及負極電解液儲罐的第一水導出部件和第二水導出部件，使得收集的水導出至電解液釩離子濃度相對較高的一側儲罐；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度＞35℃時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第一水導出部件和負極電解液儲罐的第二水導出部件，將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至正極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度＜10℃時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第二水導出部件和負極電解液儲罐的第一水導出部件，將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至負極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度10℃≤T≤35℃，負極電解液中硫酸根濃度大於等於3.9M時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第二水導出部件和負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件，使得正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至負極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度10℃≤T≤35℃，負極電解液中硫酸根濃度小於3.9M時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至正極電解液儲罐中，同時控制負極電解液儲罐的第一水導出部件將負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至負極電解液儲罐中。
本發明中的參數定義如下：
a＝正極電解液釩離子的實時濃度/正極電解液釩離子的初始濃度；
b＝負極電解液釩離子的實時濃度/負極電解液釩離子的初始濃度。
有益效果
採用了上述技術方案，本發明提供的電解液儲罐及液流電池，能夠提高正極電解液在高溫環境下運行的穩定性，降低負極電解液在低溫環境下的粘度，以及提高負極電解液的反應性能和低溫穩定性。
附圖說明
圖1是本發明所述電解液儲罐的結構示意圖；
圖2是本發明所述液流電池的結構示意圖；
圖中：1、電解液儲罐，2、正極電解液儲罐，3、負極電解液儲罐，4、電堆，5、電解液循環管路，6、循環泵，11、水汽收集部件，12、第一水導出部件，13、第二水導出部件，14、疏水塗層，15、電磁閥，111、水匯集部件，112、水盛放部件。
具體實施方式
如圖1和圖2所示的一種電解液儲罐，所述電解液儲罐為正極電解液儲罐或負極電解液儲罐，所述電解液儲罐包括：設置在所述電解液儲罐頂部的水汽收集部件；與水汽收集部件相連通的第一水導出部件和第二水導出部件；當電解液儲罐為正極電解液儲罐時，所述第一水導出部件的導出口置於正極電解液儲罐中，所述第二水導出部件的導出口置於負極電解液儲罐中；當電解液儲罐為負極電解液儲罐時，所述第一水導出部件的導出口置於負極電解液儲罐中，所述第二水導出部件的導出口置於正極電解液儲罐中；進一步地，所述水汽收集部件包括水匯集部件和水盛放部件；進一步地，所述水匯集部件採用內置在所述電解液儲罐頂部的倒錐形結構；所述水盛放部件採用設置在所述水匯集部件下方的盛水容器；所述第一水導出部件和所述第二水導出部件均採用與所述水盛放部件相連通的導出管；進一步地，所述水匯集部件外表面和所述電解液儲罐內側壁上均設置有疏水塗層；進一步地，所述疏水塗層的厚度大於1mm；設置在電解液儲罐內側壁上的疏水塗層的高度為所述電解液儲罐高度的30％，且由電解液儲罐頂部開始向下延伸；所述疏水塗層採用聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、過氟烷基化物、聚丙烯或聚氯乙烯材質製成。
一種液流電池，包括：
正極電解液儲罐；
負極電解液儲罐；所述正極電解液儲罐和負極電解液儲罐均採用上述任一項所述的電解液儲罐；
用於檢測液流電池SOC的SOC檢測模塊；
用於檢測正、負電解液罐內電解液溫度的溫度檢測模塊；
濃度獲知模塊；所述濃度獲知模塊用於獲知正極電解液與負極電解液之間的釩離子濃度差、正極電解液與負極電解液的濃度差、正極電解液硫酸根濃度和負極電解液硫酸根濃度；
與所述SOC檢測模塊、所述溫度檢測模塊、所述濃度獲知模塊、正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件、以及負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件相連接的控制模塊；所述控制模塊根據SOC檢測模塊的檢測結果和濃度獲知模塊的獲知結果來控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件、以及負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件和第二水導出部件的導出操作；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第一SOC預設範圍，同時0.9≤a≤1.1，0.9≤b≤1.1時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至正極電解液儲罐中，同時控制負極電解液儲罐的第一水導出部件將負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至負極電解液儲罐中；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第一SOC預設範圍，同時1.1＜a且b＜0.9，或a＜0.9且1.1＜b，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第一水導出部件和第二水導出部件，以及負極電解液儲罐的第一水導出部件和第二水導出部件，使得收集的水導出至電解液釩離子濃度相對較高的一側儲罐；
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度＞35℃時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第一水導出部件和負極電解液儲罐的第二水導出部件，將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至正極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度＜10℃時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐的第二水導出部件和負極電解液儲罐的第一水導出部件，將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至負極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度10℃≤T≤35℃，負極電解液中硫酸根濃度大於等於3.9M時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第二水導出部件和負極電解液儲罐所包括的第一水導出部件，使得正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水和負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水均導出至負極電解液儲罐中。
進一步地，
在液流電池SOC屬於第二SOC預設範圍，同時儲罐內電解液溫度10℃≤T≤35℃，負極電解液中硫酸根濃度小於3.9M時，所述控制模塊控制正極電解液儲罐所包括的第一水導出部件將正極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至正極電解液儲罐中，同時控制負極電解液儲罐的第一水導出部件將負極電解液儲罐的水汽收集部件收集的水導出至負極電解液儲罐中。
這裡的正極電解液指的是正極電解液儲罐中的電解液，負極電解液指的是負極電解液儲罐中的電解液；所述疏水塗層採用聚四氟乙烯(PTEE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、過氟烷基化物(PFA)、聚丙烯(PPH)或聚氯乙烯(PVC)材質製成；所述液流電池還包括電堆、電解液循環管路和循環泵；所述第一水導出部件和所述第二水導出部件均採用與所述水盛放部件相連通的導出管，所述導出管上設置有與控制模塊相連接的電磁閥。
本發明涉及正極電解液和負極電解液在極端溫度的運行過程或備電過程中的穩定措施，這裡的極端溫度具體是指高於35℃或低於10℃。本發明提供的電解液儲罐及液流電池，能夠提高正極電解液在高溫環境下的運行穩定性，降低負極電解液在低溫環境下的粘度，以及提高負極電解液的反應性能和低溫穩定性。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。