專利名稱：溴復(fù)合閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流動電解液電池。具體地，然而并不排它地，本發(fā)明涉及用于流動電解液電池的溴復(fù)合閥(complex valve)。
背景技術(shù)：
用于獨(dú)立電源供給系統(tǒng)的電池為常見的鉛酸電池。然而鉛酸電池在性能和環(huán)境安全方面有局限。例如，一般的鉛酸電池在較熱的氣候條件下經(jīng)常壽命較短，特別當(dāng)它們時(shí)不時(shí)地完全地放電時(shí)。由于鉛是鉛酸電池的主要組分并且在制造和處理過程中給環(huán)境帶來了挑戰(zhàn)，因此鉛酸電池對環(huán)境也是有害的。諸如鋅溴電池、鋅氯電池和釩流動電池的流動電解液電池提供了克服鉛酸電池的上述局限的可能性。具體地，流動電解液電池的運(yùn)行壽命不受深放電應(yīng)用的影響，并且流動電解液電池的能量重量比要比鉛酸電池高六倍。與鉛酸電池類似，流動電解液電池包括產(chǎn)生的總電壓高于單個(gè)電池電壓的電池組。不過與鉛酸電池不同的是，流動電解液電池中的電池通過電解液循環(huán)路徑液壓連接。參照圖1，流向圖示出了如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的堿式鋅溴流動電解液電池100。鋅溴電池100包括負(fù)電解液循環(huán)路徑105和獨(dú)立的正電解液循環(huán)路徑110。負(fù)電解液循環(huán)路徑105包含有為活性化學(xué)物質(zhì)的鋅離子，并且正電解液循環(huán)路徑110包含有為活性化學(xué)物質(zhì)的溴離子。鋅溴電池100還包括負(fù)電解液泵115、正電解液泵120、負(fù)的鋅電解液(陽極電解液)槽125和正的溴電解液(陰極電極液)槽130。復(fù)合劑通常添加至溴電解液以形成多溴復(fù)合物從而減小了溴元素的反應(yīng)性和蒸汽壓力。為了獲得高電壓，鋅溴電池100還包括以雙極布置連接的電池組。例如，電池135 包括半電池140、145，該半電池140、145包括雙極電極板155和微孔隔板165。因而，鋅溴電池100具有位于集電極板160處的正極端和位于另一個(gè)集電極板150處的負(fù)極端。充電過程中在諸如半電池145的正的半電池中的化學(xué)反應(yīng)能夠根據(jù)以下的方程式描述2Br" — Br2+2e"方程式 1溴因此形成在與正的電解液循環(huán)路徑110液壓連通的半電池中，并然后儲存在正的溴電解液槽130中。充電過程中在諸如半電池140的負(fù)的半電池中的化學(xué)反應(yīng)能夠根據(jù)以下的方程式描述Zn2++2e- —Zn 方程式 2金屬的鋅層170因此形成在與負(fù)的電解液循環(huán)路徑105接觸的集電極板150上。放電過程中半電池140、145中的化學(xué)反應(yīng)與方程式1和方程式2相反，其意味著儲存在正的溴電解液槽130中的復(fù)合溴對半電池140、145必須是可用的。一般地，復(fù)合溴停留在正的溴電解液(陰極電解液)槽130的底部處，由于充電過程中不希望復(fù)合溴循環(huán)， 因此正電解液泵120具有的入口位于該水平面以上以僅將含水的溴電解液抽入正電極液循環(huán)路徑110中。因此，需要單獨(dú)的溴復(fù)合泵175以從正的溴電解液槽130的底部抽取復(fù)合溴并將其引入正電極液循環(huán)路徑110中。如所示的，該泵將僅在放電期間工作。因此，完全操作的鋅溴流動電解液電池將具有三個(gè)單獨(dú)的泵，或者至少兩個(gè)泵和電操作的閥，以確保兩種活性電解液溶液和復(fù)合溴僅在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間有效地循環(huán)。第三個(gè)泵將在操作的關(guān)鍵放電階段抽取顯著的流量，降低總體電池效率。電操作閥也可以抽取顯著的流量。在任何情況下都利用電器件控制復(fù)合溴的流動，其增加了成本和復(fù)雜性并降低了可靠性和電池的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于克服或者減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷或者至少提供一種有用或商業(yè)上有價(jià)值的替代。本發(fā)明的不是唯一且實(shí)際上也不是最寬泛形式的一種形式在于一種鋅溴流動電解液電池，包括使負(fù)電解液在負(fù)電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的負(fù)電解液泵；使正電解液在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的正電解液泵；設(shè)置在正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴，正電解液槽與正電解液循環(huán)路徑流體連通；并且其中，使用中，負(fù)電解液泵或正電解液泵中的任一個(gè)的優(yōu)先啟動確定了是否只有正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)。優(yōu)選地，負(fù)電解液泵或正電解液泵中的至少一個(gè)的啟動產(chǎn)生了開啟電解液流量控制機(jī)構(gòu)的致動壓力。合適地，電解液流量控制機(jī)構(gòu)包括正電解液進(jìn)口和正電解液/復(fù)合溴進(jìn)口，并且開啟電解液流量閥的致動壓力致使一個(gè)相對于另一個(gè)通過的體積流量增加。本發(fā)明的第二種形式在于一種調(diào)節(jié)鋅溴流動電解液電池的正電解液循環(huán)路徑內(nèi)的復(fù)合溴的流動的方法，包括以下步驟(a)啟動負(fù)電解液泵或正電解液泵中的一個(gè)；(b)隨后啟動步驟(a)中沒有啟動的電解液泵；其中，正電解液泵或負(fù)電解液泵中的哪一個(gè)被優(yōu)先啟動的選擇確定了是否只有正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)。本發(fā)明的第三種形式在于一種用于鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)， 包括(a)通向負(fù)電解液的可擴(kuò)張的室中的負(fù)電解液入口 ；(b)通向正電解液的可擴(kuò)張的室中的正電解液入口 ；(c)與負(fù)電解液的可擴(kuò)張的室的底部連通的第一致動器和與正電解液的可擴(kuò)張的室的底部連通的第二致動器；(d)第一致動器和第二致動器中的每個(gè)的切口部(cut away portion)能夠與一個(gè)或多個(gè)相鄰的電解液流動孔對齊；并且其中，負(fù)電解液或正電解液優(yōu)先進(jìn)入相關(guān)聯(lián)的可擴(kuò)張的室致使該室擴(kuò)張以使相關(guān)聯(lián)的致動器移位，使得致動器的切口部與相鄰的孔不流體連通。本發(fā)明的第四種形式在于一種用于鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)， 包括
(a)負(fù)電解液入ロ、正電解液入ロ和復(fù)合溴入ロ ；(b)具有頭部、軸部和擴(kuò)張的后部的活塞；并且其中，負(fù)電解液或正電解液通過相關(guān)聯(lián)的負(fù)或正電解液入口的優(yōu)先流動產(chǎn)生了克服活塞的鄰近面的力，以移位活塞更加靠近另一個(gè)不接收電解液流的負(fù)或正電解液入口， 從而致使活塞頭部有助于或防止復(fù)合溴通過復(fù)合溴入ロ進(jìn)入。本發(fā)明的第五種形式在于ー種用于鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)， 包括(a)通向可擴(kuò)張的室中的電解液入口 ；(b)在第一端與可擴(kuò)張的室的底部連通的致動器；(c)附接至致動器的第二端的入口平臺；(d)適于與入口平臺的上表面形成密封接合的正電解液入口 ；并且 其中，連接至電解液入ロ的電解液泵的優(yōu)先啟動致使電解液流入并擴(kuò)張所述可擴(kuò)張的室從而移位致動器，并且致使入口平臺從正電解液入口移位以允許正電解液注入正電解液流動管中。


為了助于理解該發(fā)明并使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嶋H實(shí)施該發(fā)明，以下僅參照附圖通過示例的方式描述了該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1為示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的堿式鋅溴流動電解液電池的圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的正電解液泵單元的透視圖；圖3為圖2所示的正電解液泵單元的俯視平面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿圖3所示的A-A線截取的處于空載位置(neutral position)的正電解液泵單元流量控制機(jī)構(gòu)的部分剖視圖；圖5A為處于僅吸入正電解液的操作位置的圖4所示的正電解液泵單元流量控制機(jī)構(gòu)的部分剖視圖；圖5B為沿圖3所示的C-C線截取的圖5A中的正電解液泵單元流量控制機(jī)構(gòu)的部分剖視圖；圖5C為沿圖3所示的B-B線截取的圖5A中的正電解液泵單元流量控制機(jī)構(gòu)的部分剖視圖；圖6為吸入正電解液/復(fù)合溴混合物的操作位置的圖4所示的正電解液泵單元流量控制機(jī)構(gòu)的部分剖視圖；圖7A為根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的溴復(fù)合閥的俯視平面圖；圖7B為沿圖7A所示的線A-A截取的處于打開的溴復(fù)合流動位置的溴復(fù)合閥的剖視圖；圖7C為沿圖7A所示的線A-A截取的處于關(guān)閉的溴復(fù)合流動位置的溴復(fù)合閥的剖視圖；圖8A為根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的處于關(guān)閉的溴復(fù)合流動位置的正電解液流動単元的剖視圖；以及圖8B為處于打開的溴復(fù)合流動位置的圖8A所示的正電解液流動單元的剖視圖。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，圖中所示的部件的相應(yīng)布局的微小偏離不會有損本發(fā)明的公開實(shí)施例的固有功能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例包括用于控制鋅溴流動電解液電池的正電解液循環(huán)路徑內(nèi)的正電解液和復(fù)合溴的流動的控制機(jī)構(gòu)。該發(fā)明的元件在附圖中以簡要的輪廓形式示出，其僅顯示了對于理解本發(fā)明的實(shí)施例必需的那些具體的細(xì)部，而沒有過多地混雜在本公開中對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的細(xì)部。在該專利申請說明書中，諸如第一和第二、左和右、前和后、頂部和底部等修飾詞語只用于限定一個(gè)元件或方法步驟與另ー個(gè)元件或方法步驟，而沒有必要要求該修飾詞語描述具體的相對位置或順序。諸如“包含”或“包括”的詞語不是用于限定排它的元件或方法步驟的組。確切的說，這樣的詞語僅僅限定了包括在本發(fā)明的具體實(shí)施例中的元件或方法步驟的最小的組。如圖2所示，正電解液流動單元200包括被平臺210分隔開的正電解液泵的泵馬達(dá)205和電解液流量閥殼體220。設(shè)置在泵馬達(dá)205和平臺210之間的正電解液出ロ 215 允許正電解液離開正電解液流動單元200并進(jìn)入正電解液循環(huán)路徑。從電解液流量閥殼體220延伸的正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225采用U形彎曲部的形式，并在上段處結(jié)束在第一進(jìn)入管孔230中。鄰近正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225的U形彎曲部的下段設(shè)置有復(fù)合溴進(jìn)入管235，復(fù)合溴能夠經(jīng)由第二進(jìn)入管孔240進(jìn)入該復(fù)合溴進(jìn)入管235內(nèi)。復(fù)合溴進(jìn)入管235通向正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225的中空的內(nèi)部中。如稍后將要示出的，正電解液流動單元200將位于正電解液槽中(圖中未示出)， 使得第一進(jìn)入管孔230浸入正電解液中并通向正電解液中，但是位于復(fù)合溴的水平面上方。第二進(jìn)入管孔240浸入復(fù)合溴內(nèi)并通向復(fù)合溴中，其中所述復(fù)合溴蓄積在正電解液槽的底部處。這意味著，當(dāng)由于正電解液泵的作用使正電解液通過第一進(jìn)入管孔230被吸入正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225中吋，正電解液流動經(jīng)過通向正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225 中的復(fù)合溴進(jìn)入管235的端部。在該點(diǎn)處，正電解液(水)與由于正電解液泵的壓カ已通過復(fù)合溴進(jìn)入管235被吸入的復(fù)合溴混合，并且兩者都通過正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225 進(jìn)入電解液流量閥殼體220中。圖2所示的實(shí)施例中，正電解液入口 245鄰近正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225配置在電解液流量閥殼體220上，該正電解液入口 245在電解液流量閥殼體220內(nèi)簡單地采用孔的形式。正電解液入口 245設(shè)置在與第一進(jìn)入管孔230相近的豎直高度處，因此在使用中將浸入正電解液內(nèi)，但是位于復(fù)合溴的水平面上方。這意味著當(dāng)正電解液泵抽取液體通過正電解液入口 245吋，僅正電解液能夠進(jìn)入電解液流量閥殼體220，而復(fù)合溴不能進(jìn)入電解液流量閥殼體220。負(fù)電解液閥控制入ロ 250和正電解液閥控制入ロ 255彼此鄰近地設(shè)置在平臺210 上。負(fù)電解液閥控制入口 250連接至鋅溴流動電解液電池的負(fù)電解液泵的高壓出口，并且正電解液閥控制入口 255同樣地連接至正電解液泵的高壓出口。為了清楚起見，這些連接沒有在圖中示出，但是它們將導(dǎo)致當(dāng)負(fù)電解液泵開啟時(shí)高壓負(fù)電解液流進(jìn)入負(fù)電解液閥控制入口 250，并且當(dāng)正電解液泵開啟時(shí)高壓正電解液流進(jìn)入正電解液閥控制入口 255。以下將更詳盡地描述該正和/或負(fù)電解液的高壓供給的影響。現(xiàn)在參照圖3，能夠看出泵馬達(dá)205、正電解液出口 215以及負(fù)電解液壓カ入ロ 250 和正電解液壓カ入口 255分別位于平臺210的頂部上。可以看出，正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225從正電解液流動單元200的主體延伸，并且可以看出，復(fù)合溴進(jìn)入管235可以通過第 ー進(jìn)入管孔230通向正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225中。圖3中所示的剖視線A-A、B-B以及 C-C將在圖4至圖6中提及和示出。圖4為沿著圖3所示的線A-A得到的部分剖視圖，并且示出了正電解液流動單元 200內(nèi)的電解液流量控制機(jī)構(gòu)的ー個(gè)實(shí)施例。在圖4所示的實(shí)施例中，電解液流量控制機(jī)構(gòu)位于負(fù)或正電解液泵兩者都沒有啟動的可以稱為空載位置(neutral position)的位置。負(fù)電解液閥控制入口 250在其下段處通向負(fù)電解液室沈0中，其中該負(fù)電解液室 260由負(fù)電解液室底座州5、負(fù)電解液室壁270和平臺210限定。在所示的實(shí)施例中，負(fù)電解液室壁270采用呈肋條狀的可擴(kuò)張的波紋管的形式，不過任意可擴(kuò)張的室的設(shè)計(jì)都可以是合適的。在空載位置中，負(fù)電解液閥控制入口 250的下段鄰近負(fù)電解液室底座265定位， 其中該底座265在其下表面與溴復(fù)合致動器275形成接觸。可以看出，溴復(fù)合孔280可以通過溴復(fù)合致動器凹部285暴露在溴復(fù)合致動器275內(nèi)，因?yàn)殇鍙?fù)合孔280與溴復(fù)合致動器凹部285在圖4中是對齊的。溴復(fù)合孔280與正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225流體連通， 因此在所示的位置中，如果存在有驅(qū)動力，那么通過溴復(fù)合孔觀0的正電解液和復(fù)合溴的流動將不會被阻止。溴復(fù)合致動器275上的溴復(fù)合致動器凹部觀5的位置下方的溴復(fù)合致動器凹槽 290成形為接收鎖桿300的第一斜面四5。可以看出，鎖桿300定位成這樣，即在空載位置， 第一斜面四5不接合溴復(fù)合致動器凹槽四0，因此溴復(fù)合致動器275的潛在的移動是不受限制的。關(guān)于正電解液和復(fù)合溴流量控制機(jī)構(gòu)，剛才所述的布局僅重復(fù)用于正電解液流量控制機(jī)構(gòu)。正電解液閥控制入口 255在其下段處通向正電解液室305中，其中該正電解液室305由正電解液室底座310、正電解液室壁315和平臺210限定。正電解液閥控制入口 255的下段鄰近正電解液室底座310定位，其中該底座310在其下表面與正電解液致動器 320形成接觸。在圖4所示的空載位置，正電解液孔325定位成與正電解液致動器凹部330 對齊。正電解液孔325設(shè)置成與正電解液入口 245流體連通。在該位置，如果存在有驅(qū)動力，則通過正電解液入口 245和正電解液孔325的正電解液流將不會被阻止。正電解液致動器320上的正電解液致動器凹部330的位置下方的正電解液致動器凹槽335適于接收鎖桿300的第二斜面340。現(xiàn)在將顯而易見的是，鎖桿300自由向左或右滑動以接合溴復(fù)合致動器凹槽290或正電解液致動器凹槽335中的任ー個(gè)。鎖桿300的尺寸設(shè)計(jì)成使得在操作中，溴復(fù)合致動器275或正電解液致動器320中任ー個(gè)必須被鎖住。圖5A為圖4所示的電解液流量控制機(jī)構(gòu)位于僅吸入正電解液的操作位置的部分剖視圖。具體地，在圖5A所示的實(shí)施例中，在連接至泵馬達(dá)205的正電解液泵啟動之前負(fù)電解液泵(未示出)已經(jīng)被啟動。這樣具有的結(jié)果是負(fù)電解液自離開負(fù)電解液泵的高壓流體回路通過負(fù)電解液閥控制入口 250被引入負(fù)電解液室沈0中。隨著負(fù)電解液充滿負(fù)電解液室沈0，電解液室260中的內(nèi)部壓カ升高，負(fù)電解液室壁270以大體上向下的方式擴(kuò)張， 從而在負(fù)電解液室底座265上施加向下的力。這進(jìn)而迫使溴復(fù)合致動器275向下移動，致使溴復(fù)合致動器凹部285不再與溴復(fù)合孔280對齊，從而在圖5A中不能看到溴復(fù)合孔觀0。 這導(dǎo)致從正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225至溴復(fù)合孔280中的正電解液和復(fù)合溴的流體流動被中止，因此將不會從正電解液流動單元200向外泵送復(fù)合溴。溴復(fù)合致動器275的向下運(yùn)動導(dǎo)致鎖桿300的第二斜面340被迫與正電解液致動器凹槽335產(chǎn)生接合。因此，當(dāng)正電解液泵隨后被開啟，并且正電解液自離開正電解液泵的高壓流體回路被引入正電解液室305中吋，由于溴復(fù)合致動器275的側(cè)壁阻止鎖桿300向左移位離開正電解液致動器凹槽335，所以電解液室305中的內(nèi)部壓カ的變化不能使正電解液致動器320向下移動。這導(dǎo)致了正電解液孔325被迫向通過正電解液入口 245引入的正電解液流保持打開。應(yīng)當(dāng)清楚的是，在圖5A所示的實(shí)施例中，先于正電解液泵啟動的負(fù)電解液泵的啟動僅導(dǎo)致正電解液被泵送離開正電解液流動單元200。當(dāng)鋅溴流動電解液電池充電時(shí)，這將是適當(dāng)?shù)?。明顯地，如果分別向負(fù)電解液壓カ入口 250和正電解液壓カ入口 255的高壓電解液供給進(jìn)行交換，那么負(fù)電解液泵和正電解液泵需要啟動的順序?qū)⑾喾?。圖5B為沿著圖3所示的線C-C截取的圖5A中的正電解液流動單元200的剖視圖。因此，就圖5A而言，負(fù)電解液泵首先被啟動，因而流量控制機(jī)構(gòu)為這樣的，即來自正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225的復(fù)合溴和正電解液流被阻止進(jìn)入溴復(fù)合孔280中?？梢郧宄乜吹?，溴復(fù)合致動器凹部觀5的向下移位使得它不再與進(jìn)入泵馬達(dá)205中的正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225的開ロ對齊。圖5B中的上部的流體水平標(biāo)記線為正電解液的流體水平標(biāo)記線，同時(shí)下部的流體標(biāo)記線為正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴的流體標(biāo)記線。圖5C為沿著圖3所示的線B-B截取的圖5A中的正電解液流動單元200的剖視圖。 該具體的截面穿過正電解液入口對5，并且可以看出正電解液入口 245與正電解液致動器凹部330和正電解液孔325對齊。這形成了一連續(xù)的流動路徑，用于將要被泵送脫離正電解液流動單元200并進(jìn)入正電解液循環(huán)路徑中的正電解液。圖6為圖4所示的正電解液流動單元200位于混合吸入正電解液和復(fù)合溴的操作位置的相同的部分剖視圖。與圖4所示流動吸入相比，該實(shí)施例的流動吸入的不同在于結(jié)果是正電解液泵的啟動先于負(fù)電解液泵的啟動。因此，高壓正電解液進(jìn)入正電解液室305， 并且使電解液室壁315擴(kuò)張，其引起了正電解液致動器320的對應(yīng)的向下移動。該移動致使正電解液致動器凹部330脫離與正電解液孔325的對齊，并且阻止了正電解液自正電解液入口 245穿過正電解液孔325的流動。正電解液致動器320的移動還導(dǎo)致了鎖桿300的向左運(yùn)動，使得鎖桿300的第一斜面295接合溴復(fù)合致動器凹槽四0。當(dāng)保持高壓正電解液流動進(jìn)入正電解液室305中吋， 鎖桿300被有效地鎖定在該位置。這導(dǎo)致溴復(fù)合致動器275不能移動，使得溴復(fù)合致動器凹部285保持與溴復(fù)合孔280對齊，從而允許從正電解液和復(fù)合溴進(jìn)入管225接收的正電解液和復(fù)合溴兩者都流入溴復(fù)合孔280中。這將導(dǎo)致正電解液和復(fù)合溴被泵送離開正電解液動單元200進(jìn)入正電解液循環(huán)路徑。流量控制機(jī)構(gòu)的該實(shí)施例因此適合于在鋅溴流動電解液電池的放電周期期間使用。由于所描述的致動部件的固有的較低的內(nèi)部摩擦以及由于泵操作期間致動器的正鎖定方面，所以針對圖4-圖6中描述的正電解液流動單元200的實(shí)施例特別適用于采用較低泵送率和較低泵送壓カ的鋅溴流動電解液電池系統(tǒng)。
圖7A為根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的溴復(fù)合閥400的俯視平面圖。溴復(fù)合閥400 包括負(fù)電解液入口 405、正電解液入口 410和溴復(fù)合出口 415。負(fù)電解液入口 405接收來自起始于負(fù)電解液泵處的流體回路的負(fù)電解液，并且正電解液入ロ 410接收來自起始于正電解液泵處的流體回路的正電解液。圖7A示出了線A-A，其中通過該線A-A得到了圖7B和圖 7C的剖視圖。圖7B為沿著圖7A所示的線A-A得到的溴復(fù)合閥400處于打開的溴復(fù)合流動位置的剖視圖。再一次，能夠全部看到負(fù)電解液入口 405、正電解液入口 410和溴復(fù)合出口 415。 此外，還示出了溴復(fù)合入口 420。在該實(shí)施例中，負(fù)電解液泵在正電解液泵之前被啟動(未示出各泵)。這致使小股的負(fù)電解液穿過負(fù)電解液入口 405進(jìn)入負(fù)電解液室425，由于接觸活塞435的負(fù)電解液面430的負(fù)電解液的力，負(fù)電解液室425擴(kuò)張，從而迫使活塞435沿遠(yuǎn)離負(fù)電解液入口 405的方向移動?；钊?35的該移動使得它更加靠近斜面440，并且當(dāng)活塞435的正電解液面445碰到斜面440的外部段時(shí)活塞435的進(jìn)ー步的移動被阻止。正電解液面445和斜面440限定了正電解液室450，正電解液入口 410通向該正電解液室450中?；钊?35具有頭部455， 與提供負(fù)電解液面430的活塞435的相反端相比，該頭部455尺寸減小，因此，正電解液面 445提供給從正電解液入口 410進(jìn)入正電解液室450中的正電解液的表面區(qū)域小于負(fù)電解液面430提供給負(fù)電解液的表面區(qū)域。這意味著，當(dāng)負(fù)電解液泵首先被啟動時(shí)，正電解液泵的隨后啟動將不能使活塞435移動離開斜面440至任意注意到的程度。由于負(fù)電解液的注入迫使活塞435占據(jù)的該位置使得形成了用于正電解液和復(fù)合溴通過溴復(fù)合入ロ 420進(jìn)入中部室460中并且經(jīng)由溴復(fù)合出ロ 415離開的連續(xù)的流動路徑。溴復(fù)合出ロ 415通至正電解液泵，因此在圖7B所示的實(shí)施例中負(fù)電解液泵在正電解液泵之前啟動，正電解液和復(fù)合溴將泵送至正電解液循環(huán)路徑中。這是適合于鋅溴流動電解液電池的放電周期。圖7C為沿著圖7A所示的線A-A得到的溴復(fù)合閥400處于閉合的溴復(fù)合流動位置的剖視圖。在該實(shí)施例中，正電解液泵在負(fù)電解液泵啟動前被啟動。因此，正電解液通過正電解液入口 410進(jìn)入正電解液室450中并且作用在正電解液面445上，迫使活塞435移動離開斜面440直到負(fù)電解液面430抵靠溴復(fù)合閥400的殼體。在該位置，負(fù)電解液室425 的體積基本上減小為實(shí)際上沒有了。正電解液的注入導(dǎo)致的該移動致使頭部455定位成阻擋正電解液和復(fù)合溴的混合物從中部室460流動進(jìn)入溴復(fù)合出口 415。正電解液泵將僅接收來自単獨(dú)的源(圖中未示出)的正電解液，因此圖7C所示的實(shí)施例適用于鋅溴流動電解液電池的充電周期。當(dāng)負(fù)電解液泵隨后被開啟吋，負(fù)電解液進(jìn)入負(fù)電解液入ロ 405中并接觸活塞435 的負(fù)電解液面430。將可以認(rèn)識到的是，部分地由于負(fù)電解液入口 405的孔的尺寸的原因， 負(fù)電解液僅能夠抵抗負(fù)電解液面430的受限的表面區(qū)域而作用。接收負(fù)電解液的負(fù)電解液面430的表面區(qū)域進(jìn)ー步受限于負(fù)電解液入口密封部475，該負(fù)電解液入口密封部475環(huán)繞負(fù)電解液入ロ 405在負(fù)電解液室425中的開ロ。當(dāng)活塞435的負(fù)電解液面430被受カ抵抗負(fù)電解液入口密封部475吋，如圖7C所示，結(jié)果是密封接合使得負(fù)電解液不能強(qiáng)制打開通向負(fù)電解液面430的更大區(qū)域的路徑并且不能接觸負(fù)電解液面430的更大區(qū)域。這導(dǎo)致正電解液橫過正電解液面445的較大的表面區(qū)域產(chǎn)生了壓力，因此產(chǎn)生的力大于負(fù)電解液橫過負(fù)電解液面430產(chǎn)生的力。因此，負(fù)電解液泵隨后啟動不能克服這個(gè)力，因此不能引起活塞435任何實(shí)質(zhì)的移位，并且復(fù)合溴通過溴復(fù)合閥400的流動保持阻止。由于需要特定的最小壓カ來克服使用活塞435上的滑動0形環(huán)465和470帶來的滑動0型環(huán)摩擦，因此圖7A至7C中所示的溴復(fù)合閥400的實(shí)施例特別適用于以較高的泵送壓カ操作的鋅溴電池流動系統(tǒng)。這些0形環(huán)分別有效地將負(fù)電解液入口 405和正電解液入口 410與中部室460密封隔開。圖8A為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的處于閉合的復(fù)合溴流動位置的正電解液流動単元500的剖視圖。圖8A中的上部的流體水平標(biāo)記線為正電解液的流體水平標(biāo)記線，同時(shí)下部的流體標(biāo)記線為正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴的流體標(biāo)記線。在圖8A所示的實(shí)施例中，正電解液泵啟動之前負(fù)電解液泵已經(jīng)啟動。這導(dǎo)致負(fù)電解液從負(fù)電解液泵的出ロ流動進(jìn)入負(fù)電解液入口 505中。然后，負(fù)電解液進(jìn)入了由室壁515和室底座520限定的負(fù)電解液室510 中。在所示的實(shí)施例中，室壁515采用可擴(kuò)張的波紋管的形式。致動器525在其上段處連接至室底座520的下側(cè)，并且在其下段處結(jié)束在入口平臺530中。圖8A中，入口平臺530定位成鄰近但不接觸正電解液入口 535。圖8A中鄰近正電解液入口 535的箭頭指示了通過正電解液入口 535并進(jìn)入第一正電解液流動管540中的正電解液的流動。第一正電解液流動管540經(jīng)由T形件連接器545連接至供給管550。供給管550供給正電解液或正電解液和復(fù)合溴的混合物至正電解液泵，因此由于泵的運(yùn)行使供給管550處于負(fù)壓。這有助于抽取正電解液或正電解液和復(fù)合溴的混合物至正電解液泵中。在圖8A所示的實(shí)施例中，入口平臺530被沿大體上向下的方向受力。這導(dǎo)致了附接至入口平臺530的下側(cè)的滑動套555的類似運(yùn)動，并且在圖8B中能夠更加詳細(xì)地看出。 滑動套555在其外部周圍設(shè)置有多個(gè)入口孔(圖8A中不可見)。入口平臺530因此定位成鄰近第二正電解液流動管560。第二正電解液流動管560在其下段處形成了 U形彎曲部，并且與溴復(fù)合進(jìn)入管565相交，該溴復(fù)合進(jìn)入管565在入口孔570處通向正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴中。然后，第二正電解液流動管560繼續(xù)經(jīng)過T形件連接器545與供給管550相連。首先開啟負(fù)電解液泵的結(jié)果是負(fù)電解液進(jìn)入負(fù)電解液室510中并且擴(kuò)張室壁 515，導(dǎo)致室底座520被向下受カ。這樣移動致動器525，由此與致動器525 —起移動入口平臺530和滑動套555，使得滑動套555的入口孔與第二正電解液流動管560的實(shí)體外部對齊，從而防止正電解液通過入口孔進(jìn)入。正電解液僅能夠通過正電解液入口 535進(jìn)入正電解液泵，因此繞過了第二正電解液流動管560和溴復(fù)合進(jìn)入管565。一旦正電解液泵隨后被開啟，由該正電解液泵所施加的負(fù)壓不足以克服負(fù)電解液室510中負(fù)電解液所施加的向下的力，因?yàn)槿肟谄脚_530和正電解液入口 535之間已經(jīng)形成了一定尺寸的間隙，并且正電解液已經(jīng)注入其中。這導(dǎo)致僅正電解液被泵送至正電解液循環(huán)路徑中，因此圖8A的實(shí)施例適用于鋅溴流動電解液電池的充電周期。圖8B為處于打開的復(fù)合溴流動位置的圖8A所示的正電解液流動單元500的部分剖視圖。在該實(shí)施例中，正電解液泵在負(fù)電解液泵啟動前被啟動。正電解液泵的運(yùn)行導(dǎo)致第一正電解液流動管MO中產(chǎn)生了負(fù)壓。因?yàn)闆]有向下的力施加在致動器525上，所以正電解液入口 535接觸入口平臺530，并定位在溝槽580內(nèi)形成了密封接觸，從而被所述負(fù)壓和該壓カ所施加的較大的表面區(qū)域牢牢地保持在該位置。入口平臺530的該位置意味著附接的滑動套555相對于圖8A中的位置大體上向上移動。這意味著，設(shè)置在滑動套555上的入口孔現(xiàn)在與第二正電解液流動管560開始處以上的開放空間對齊，并且如圖8B中的箭頭所示，正電解液能夠通過該入口孔進(jìn)入。該正電解液流向下經(jīng)過第二正電解液流動管560并越過復(fù)合進(jìn)入管565的開ロ。在該點(diǎn)處，復(fù)合溴被吸入第二正電解液流動管560中以與正電解液混合。然后，正電解液和復(fù)合溴的該混合物繼續(xù)流至供給管550中，由此流至正電解液泵中。沿著第二正電解液流動管560的較小的壓降確保了在T形件連接器545處和第一正電解液流動管MO內(nèi)存在有足夠的負(fù)壓， 以維持入口平臺530與正電解液入口 535形成密封接觸。這導(dǎo)致正電解液和復(fù)合溴混合物被泵送至正電解液循環(huán)路徑中，并因而圖8B所示的實(shí)施例適用于鋅溴流動電解液電池的放電周期。當(dāng)負(fù)電解液泵隨后開啟吋，由負(fù)電解液注入負(fù)電解液室510中而在致動器525上產(chǎn)生的向下的力不足以從正電解液入口 535的溝槽580內(nèi)移位入口平臺530，因?yàn)橥ㄟ^第一正電解液流動管540中的負(fù)壓產(chǎn)生的這兩個(gè)部件之間的吸力以及室底座520和入口平臺 530的表面區(qū)域之間的較大差值。圖8A和8B所述的正電解液流動單元500的實(shí)施例特別適用于采用具有較高的體積流動速率的正和負(fù)電解液泵的鋅溴流動電解液電池中的應(yīng)用，以當(dāng)正電解液泵在負(fù)電解液泵之前啟動時(shí)，確保正電解液泵產(chǎn)生充足的負(fù)壓以保持入口平臺530和正電解液入口 535處于密封接觸。可以認(rèn)識到的是，這里已經(jīng)描述了正電解液和復(fù)合溴流量控制機(jī)構(gòu)的幾個(gè)實(shí)施例。它們都用于控制正電解液泵到底是僅泵送正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物至正電解液循環(huán)路徑中。通過選擇先啟動正電解液泵還是先啟動負(fù)電解液泵簡單地實(shí)現(xiàn)了該控制。這里描述的本發(fā)明不需要專門用于泵送復(fù)合溴或?qū)ｉT用于電操作閥的第三個(gè)泵， 因此節(jié)省了制造成本，以及使得鋅溴流動電解液電池更加緊湊并改善了總體的效率。由于通過消除了對第三個(gè)泵的需要并且減少了所需的復(fù)合的電子的量而降低了復(fù)雜性從而提高了電池的可靠性，對消費(fèi)者而言進(jìn)一步節(jié)省了成本。為了向相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員描述的目的，提供了本發(fā)明的各不同實(shí)施例的以上描述。并不旨在將本發(fā)明窮盡或限制于所公開的單個(gè)實(shí)施例。如上所述，本發(fā)明的很多替代和變型對以上技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。具體地，其中特定的實(shí)施例具有例如描述為接收負(fù)電解液流或正電解液流中的任一個(gè)的可擴(kuò)張的室、入口室等的部件，可以認(rèn)識到的是，供給這樣的流的管可以簡單地互換，以使得這些室現(xiàn)在將接收與之前的負(fù)電解液流或正電解液流相反的電解液流。這樣的改變所具有的主要的含義是為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果啟動正電解液泵或負(fù)電解液泵的順序可以相反。就本公開而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解這樣的改變以及其含義。因此，由于已經(jīng)具體地詳述了ー些替代實(shí)施例，因而其它的實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的或者可以很容易地改進(jìn)。因此，該專利申請意圖包括這里詳述的本發(fā)明的所有替代、改型和變型，以及落入上述發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種鋅溴流動電解液電池，包括使負(fù)電解液在負(fù)電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的負(fù)電解液泵；使正電解液在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的正電解液泵；設(shè)置在正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴，正電解液槽與正電解液循環(huán)路徑流體連通；并且其中，使用中，負(fù)電解液泵或正電解液泵中的任一個(gè)的優(yōu)先啟動確定了是否只有正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋅溴流動電解液電池，其中負(fù)電解液泵或正電解液泵中的至少一個(gè)的啟動產(chǎn)生了開啟電解液流量控制機(jī)構(gòu)的致動壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的鋅溴流動電解液電池，其中電解液流量控制機(jī)構(gòu)包括正電解液進(jìn)口和正電解液/復(fù)合溴組合進(jìn)口，并且開啟電解液流量閥的致動壓力致使一個(gè)相對于另一個(gè)通過的體積流量增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的鋅溴流動電解液電池，其中所述電解液流量控制機(jī)構(gòu)還包括負(fù)電解液入口和正電解液入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的鋅溴流動電解液電池，其中負(fù)電解液入口通向負(fù)電解液的可擴(kuò)張的室中，并且正電解液入口通向正電解液的可擴(kuò)張的室中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的鋅溴流動電解液電池，還包括與負(fù)電解液的可擴(kuò)張的室和正電解液的可擴(kuò)張的室中的每個(gè)的底部連通的單獨(dú)的致動器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的鋅溴流動電解液電池，其中每個(gè)致動器包括至少一個(gè)切口部以助于電解液從其流過。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的鋅溴流動電解液電池，其中每個(gè)致動器還包括至少一個(gè)凹槽以用于接收鎖桿的互補(bǔ)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鋅溴流動電解液電池，其中鎖桿能夠滑動，并且適于單獨(dú)地接合致動器中的任一個(gè)以限制致動器的移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的鋅溴流動電解液電池，其中相應(yīng)的致動器的每個(gè)切口部能夠與用于正電解液或正電解液/復(fù)合溴混合物流動的一個(gè)或多個(gè)電解液流動孔對齊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的鋅溴流動電解液電池，其中負(fù)電解液泵的優(yōu)先開啟導(dǎo)致高壓負(fù)電解液注入負(fù)電解液的可擴(kuò)張的室中從而擴(kuò)張所述室，并使得相關(guān)聯(lián)的致動器移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的鋅溴流動電解液電池，其中致動器的移動使得致動器切口部不與相關(guān)聯(lián)的電解液流動孔對齊，從而防止正電解液或正電解液/復(fù)合溴混合物從其流過。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的鋅溴流動電解液電池，其中致動器的移動使得鎖桿滑動地接合靜止的致動器的凹槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的鋅溴流動電解液電池，其中正電解液泵的優(yōu)先開啟導(dǎo)致高壓正電解液注入正電解液的可擴(kuò)張的室中從而擴(kuò)張所述室，并使得相關(guān)聯(lián)的致動器移動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的鋅溴流動電解液電池，其中致動器的移動使得致動器切口部不與相關(guān)聯(lián)的電解液流動孔對齊，從而防止正電解液或正電解液/復(fù)合溴混合物從其流過。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的鋅溴流動電解液電池，其中致動器的移動使得鎖桿滑動地接合靜止的致動器的凹槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求4的鋅溴流動電解液電池，還包括具有頭部、軸部和擴(kuò)張的后部的活
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鋅溴流動電解液電池，其中活塞還包括鄰近負(fù)電解液入口的負(fù)電解液面和鄰近正電解液入口的正電解液面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的鋅溴流動電解液電池，其中負(fù)或正電解液泵中的任一個(gè)的優(yōu)先開啟導(dǎo)致電解液流過相關(guān)聯(lián)的電解液入口以產(chǎn)生克服相鄰的正或負(fù)電解液面的力以移位活塞更加靠近另一個(gè)電解液入口。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的鋅溴流動電解液電池，其中活塞的移動導(dǎo)致活塞的頭部阻擋復(fù)合溴入口或從復(fù)合溴入口移開從而防止或有助于復(fù)合溴的流動。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的鋅溴流動電解液電池，其中由于相關(guān)聯(lián)的電解液被限制于接觸活塞的較小的表面區(qū)域，因此之前沒有啟動的泵的隨后開啟不能導(dǎo)致活塞實(shí)質(zhì)上的移位。
22.根據(jù)權(quán)利要求2或3的鋅溴流動電解液電池，其中所述電解液流量控制機(jī)構(gòu)還包括電解液入口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的鋅溴流動電解液電池，其中電解液入口通向可擴(kuò)張的室中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的鋅溴流動電解液電池，還包括在第一端處與可擴(kuò)張的室的底部連通的致動器。
25. 根據(jù)權(quán)利要求M的鋅溴流動電解液電池，其中致動器的第二端附接至入口平臺。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的鋅溴流動電解液電池，其中入口平臺的上表面適于與正電解液入口形成密封接合。
27.根據(jù)權(quán)利要求M的鋅溴流動電解液電池，其中入口平臺的下表面與可滑動的套接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的鋅溴流動電解液電池，其中該可滑動的套包括用于正電解液進(jìn)入相關(guān)聯(lián)的流動管中的一個(gè)或多個(gè)孔。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀的鋅溴流動電解液電池，其中流動管與復(fù)合溴入口相交。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的鋅溴流動電解液電池，其中流動管與正電解液循環(huán)路徑流體連ο
31.根據(jù)權(quán)利要求30的鋅溴流動電解液電池，其中與電解液入口流體連通的電解液泵的優(yōu)先啟動導(dǎo)致電解液流入可擴(kuò)張的室中從而使致動器沿大體上向下的方向受力，并且導(dǎo)致入口平臺從正電解液入口移位以允許正電解液注入正電解液流動管中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的鋅溴流動電解液電池，其中入口平臺的移位導(dǎo)致可滑動的套被移位，使得一個(gè)或多個(gè)孔對電解液流關(guān)閉。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的鋅溴流動電解液電池，其中與電解液入口沒有流體連通的電解液泵的優(yōu)先啟動致使入口平臺與正電解液平臺處于密封接合，并且導(dǎo)致形成在可滑動的套中的一個(gè)或多個(gè)孔打開以使正電解液進(jìn)入。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的鋅溴流動電解液電池，其中正電解液通過一個(gè)或多個(gè)孔的進(jìn)入致使正電解液沿著流動管通過從而使得復(fù)合溴通過復(fù)合溴入口進(jìn)入。
35.一種用于根據(jù)權(quán)利要求4-16中任一項(xiàng)的鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)。
36.一種用于根據(jù)權(quán)利要求17-21中任一項(xiàng)的鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)。
37.一種用于根據(jù)權(quán)利要求22-34中任一項(xiàng)的鋅溴流動電解液電池的電解液流量控制機(jī)構(gòu)。
38.一種用于調(diào)節(jié)鋅溴流動電解液電池的正電解液循環(huán)路徑內(nèi)的復(fù)合溴的流動的方法，(a)啟動負(fù)電解液泵或正電解液泵中的一個(gè)；(b)隨后啟動步驟(a)中沒有啟動的電解液泵；其中，負(fù)電解液泵或正電解液泵中的哪一個(gè)被優(yōu)先啟動的選擇確定了是否只有正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)。
39.根據(jù)權(quán)利要求1-34中任一項(xiàng)的權(quán)利要求38的方法。
全文摘要
一種鋅溴流動電解液電池，包括使負(fù)電解液在負(fù)電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的負(fù)電解液泵、使正電解液在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的正電解液泵，并且具有處于正電解液槽內(nèi)的復(fù)合溴，正電解液槽與正電解液循環(huán)路徑流體連通。使用中，正電解液泵或負(fù)電解液泵中的任一個(gè)的優(yōu)先啟動將確定是否只有正電解液還是正電解液和復(fù)合溴的混合物在正電解液循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)。
文檔編號H01M2/40GK102598363SQ201080049629
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者A.R.溫特 申請人:紅流私人有限公司