一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)及其排氣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，包括電解液儲罐和與所述電解液儲罐相連通的離心泵，所述離心泵通過電解液進(jìn)液管路與電堆的進(jìn)液口相連通，所述電堆的出液口通過電解液出液管路與所述電解液儲罐相連通，其特征在于：在所述電解液進(jìn)液管路上設(shè)有與所述電解液出液管路相連通的用于排除所述離心泵內(nèi)氣體的電解液分支管路，所述電解液分支管路與所述電解液進(jìn)液管路相通的一端設(shè)有控制閥；所述電解液進(jìn)液管路上還設(shè)有用于監(jiān)測管路內(nèi)壓力的壓力傳感裝置。本發(fā)明還公開了上述液流電池系統(tǒng)排除氣體的排氣方法。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，安全性高，大幅提高液流電池系統(tǒng)初啟動效率等優(yōu)點。
【專利說明】一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)及其排氣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液流電池系統(tǒng)，具體地說是一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)及其排氣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界范圍的能源緊張和環(huán)境加劇惡化的態(tài)勢促使世界各國開發(fā)和利用可再生能源的呼聲日益高漲。但是太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電存在能量供應(yīng)不穩(wěn)定性、不持續(xù)的特點，往往需要性能優(yōu)良的儲能系統(tǒng)與之配套。
[0003]作為新型綠色二次蓄電池，液流電池?fù)碛邪踩愿?、設(shè)計靈活、快速響應(yīng)、無特殊地形要求、運行和維護(hù)費用較低等其他二次電池所難以比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)在太陽能儲能系統(tǒng)、風(fēng)電儲能系統(tǒng)、大型應(yīng)急電源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)削峰填谷等多個領(lǐng)域成功應(yīng)用。
[0004]液流電池系統(tǒng)由電堆、電解液、管道系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備構(gòu)成。電解液通過離心泵實現(xiàn)電解液在電池系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)。電解液在經(jīng)歷長期充放電運行的過程中會產(chǎn)生一定量的氣體(如氫氣、溴蒸汽等)，當(dāng)電池系統(tǒng)停機(jī)時，產(chǎn)生的氣體往往會積存在離心泵的葉輪室內(nèi)。離心泵如果要啟動，必須保證其讓葉輪內(nèi)可以充滿液體，否則不能實現(xiàn)輸送液體的功能，而由于電解液產(chǎn)生的氣體積存在離心泵的葉輪室內(nèi)，恰好阻止了離心泵功能的實現(xiàn)，導(dǎo)致電池系統(tǒng)無法實現(xiàn)初啟動。為了保證能正常實現(xiàn)電解液的輸送，從而順利啟動電池系統(tǒng)，現(xiàn)在的方法是在電池系統(tǒng)運行前，直接打開離心泵出口的排氣閥進(jìn)行排氣。此種方法雖然可以將離心泵內(nèi)的氣體排出，但是由于泵中的氣體大部分為氫氣、溴蒸汽等危險氣體，直接排出存在一定的危險。另外，操作人員在進(jìn)行排氣時往往無法準(zhǔn)確判斷離心泵積存的氣體量，在進(jìn)行排氣的過程中需要多次間歇性排氣，因排氣量過大還會造成電解液的外泄或者外噴，給操作人員的安全帶來一定的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)及其排氣方法。本發(fā)明通過在離心泵啟動前實施排氣方法，在保證離心泵功能的前提下，有效的防止了電解液的外泄，實現(xiàn)液流電池系統(tǒng)順利完成初啟動。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]—種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，包括電解液儲罐和與所述電解液儲罐相連通的離心泵，所述離心泵通過電解液進(jìn)液管路與電堆的電解液進(jìn)液口相連通，所述電堆的電解液出液口通過電解液出液管路與所述電解液儲罐相連通，其特征在于:
[0008]在所述電解液進(jìn)液管路上設(shè)有與所述電解液出液管路相連通的用于排除所述離心泵內(nèi)氣體的電解液分支管路，所述電解液分支管路與所述電解液進(jìn)液管路相通的一端設(shè)有控制閥；所述電解液進(jìn)液管路上還設(shè)有用于監(jiān)測管路內(nèi)壓力的壓力傳感裝置。
[0009]作為優(yōu)選，在所述離心泵與所述電堆之間還設(shè)有過濾器。[0010]作為優(yōu)選，所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐相連通的所述離心泵之后的電解液進(jìn)液管路上。
[0011]作為本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的負(fù)極電解液儲罐相連通的電解液進(jìn)液管路上，所述電解液分支管路的出液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的負(fù)極電解液儲罐相連通的電解液出液管路上。
[0012]作為本發(fā)明的又一個技術(shù)方案，所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的正極電解液儲罐相連通的電解液進(jìn)液管路上，所述電解液分支管路的出液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的正極電解液儲罐相連通的電解液出液管路上。
[0013]全釩液流電池負(fù)極電解液中的二價釩與氫離子發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，長期運行后，負(fù)極儲罐中往往積累一定量的氫氣，因此，電解液分支管路優(yōu)選地設(shè)置在液流電池負(fù)極儲罐的電解液進(jìn)、出管路上，使離心泵中積存的氣體回到相應(yīng)的電解液儲罐中。而對于鋅溴等液流電池，電池在完成充放電循環(huán)后，正極電解液中會殘余一定量的未完全溶解的溴單質(zhì)，儲罐中積累了一定量的溴蒸氣，因此，電解液分支管路優(yōu)選地設(shè)置在液流電池正極液儲罐的電解液進(jìn)、出管路上，使離心泵中積存的氣體回到相應(yīng)的儲罐中。
[0014]作為優(yōu)選，所述壓力傳感裝置為壓力表或壓力傳感器。
[0015]本發(fā)明還公開了上述液流電池系統(tǒng)自排除離心泵內(nèi)氣體的排氣方法，其特征在于包括如下步驟:
[0016]①在電池系統(tǒng)停機(jī)后再運行時，首先打開控制閥，使電解液分支管路與電解液出液管路相連通，啟動離心泵，通過電解液進(jìn)液管路將離心泵內(nèi)的氣體排回到電解液儲罐中；
[0017]②觀察進(jìn)液管路上設(shè)置的壓力傳感裝置，當(dāng)進(jìn)液管路內(nèi)壓力上升到預(yù)設(shè)值后，關(guān)閉控制閥，電池系統(tǒng)正常運行。
[0018]作為優(yōu)選，所述壓力傳感裝置為壓力表或壓力傳感器。
[0019]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用對原有電池系統(tǒng)的管路系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，通過在離心泵與電堆相連通的電解液進(jìn)液管路和電堆與電解液儲罐相連通的電解液出液管路上增設(shè)用于排氣的電解液分支管路，以解決電池系統(tǒng)停機(jī)時，離心泵的葉輪室內(nèi)充滿氣體而無法啟動的問題。由于電解液的主要成份為含有活性物質(zhì)的酸性溶液，對人體皮膚有損傷性，采用本發(fā)明的排氣裝置，可以不通過外接設(shè)備而將夾帶有少量電解液的氣體直接排回到相應(yīng)的電解液儲罐中，而不會造成人身危害。通過設(shè)置在管路上的壓力傳感裝置可以對管內(nèi)壓力進(jìn)行實時監(jiān)控，當(dāng)管內(nèi)壓力上升到預(yù)設(shè)值時，即可關(guān)閉控制閥，正常進(jìn)行電池系統(tǒng)啟動步驟。
[0020]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便的優(yōu)點；氣體直接排入相應(yīng)的電解液儲罐中，安全性提高；大幅度提高電池系統(tǒng)的初啟動效率，節(jié)省初啟動時間。基于上述理由本發(fā)明可在液流電池領(lǐng)域廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、負(fù)極電解液儲罐2、電堆3、離心泵4、負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 5、過濾器6、負(fù)極電解液進(jìn)液管路II 7、負(fù)極電解液出液管路8、壓力表9、負(fù)極電解液分支管路【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，以電池負(fù)極為例，包括負(fù)極電解液儲罐I和電堆2，所述負(fù)極電解液儲罐I通過負(fù)極電解液進(jìn)液管路經(jīng)離心泵3與所述電堆2的負(fù)極電解液進(jìn)液口相連通，所述電堆2的負(fù)極電解液出液口通過負(fù)極電解液出液管路7與所述負(fù)極電解液儲罐I相連通；在所述離心泵3與所述電堆2之間增設(shè)過濾器5，將所述離心泵3與所述過濾器5通過負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4相連通，所述過濾器5與所述電堆2通過負(fù)極電解液進(jìn)液管路II 6相連通，在所述負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4上設(shè)有與所述負(fù)極電解液出液管路7相連通的用于排除所述離心泵3內(nèi)氣體的負(fù)極電解液分支管路9，所述負(fù)極電解液分支管路9與所述負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4相通的一端設(shè)有控制閥；所述負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4上還設(shè)有用于監(jiān)測管路內(nèi)壓力的壓力表8。
[0025]應(yīng)用上述液流電池系統(tǒng)排除液流電池離心泵內(nèi)氣體的排氣方法，當(dāng)電池系統(tǒng)停機(jī)后再運行時，首先打開控制閥，使負(fù)極電解液分支管路9與負(fù)極電解液出液管路7相連通，啟動離心泵3，通過負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4將離心泵3內(nèi)的夾帶有少量電解液的氣體排回到負(fù)極電解液儲罐I中；觀察負(fù)極電解液進(jìn)液管路I 4上設(shè)置的壓力表8的示數(shù)，當(dāng)示數(shù)上升到預(yù)設(shè)值后，關(guān)閉控制閥，電池系統(tǒng)正常運行。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，包括電解液儲罐和與所述電解液儲罐相連通的離心泵，所述離心泵通過電解液進(jìn)液管路與電堆的電解液進(jìn)液口相連通，所述電堆的電解液出液口通過電解液出液管路與所述電解液儲罐相連通，其特征在于: 在所述電解液進(jìn)液管路上設(shè)有與所述電解液出液管路相連通的用于排除所述離心泵內(nèi)氣體的電解液分支管路，所述電解液分支管路與所述電解液進(jìn)液管路相通的一端設(shè)有控制閥；所述電解液進(jìn)液管路上還設(shè)有用于監(jiān)測管路內(nèi)壓力的壓力傳感裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，其特征在于:在所述離心泵與所述電堆之間還設(shè)有過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，其特征在于:所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐相連通的所述離心泵之后的電解液進(jìn)液管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，其特征在于:所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的負(fù)極電解液儲罐相連通的電解液進(jìn)液管路上，所述電解液分支管路的出液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的負(fù)極電解液儲罐相連通的電解液出液管路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，其特征在于:所述電解液分支管路的進(jìn)液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的正極電解液儲罐相連通的電解液進(jìn)液管路上，所述電解液分支管路的出液端設(shè)置在與所述電解液儲罐中的正極電解液儲罐相連通的電解液出液管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自排除離心泵內(nèi)氣體的液流電池系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力傳感裝置為壓力表或壓力傳感器。
7.—種如權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的液流電池系統(tǒng)自排除離心泵內(nèi)氣體的排氣方法，其特征在于包括如下步驟: ①在電池系統(tǒng)停機(jī)后再運行時，首先打開控制閥，使電解液分支管路與電解液出液管路相連通，啟動離心泵，通過電解液進(jìn)液管路將離心泵內(nèi)的氣體排回到電解液儲罐中； ②觀察進(jìn)液管路上設(shè)置的壓力傳感裝置，當(dāng)進(jìn)液管路內(nèi)壓力上升到預(yù)設(shè)值后，關(guān)閉控制閥，電池系統(tǒng)正常運行。
8.根據(jù)權(quán)力要求7所述的排氣方法，其特征在于:所述壓力傳感裝置為壓力表或壓力傳感器。
【文檔編號】H01M8/04GK103606691SQ201310590297
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】李樹旺, 張華民, 孫丹 申請人:大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司