CN116995287B - 一种全钒液流电池电解液储罐 - Google Patents
一种全钒液流电池电解液储罐 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种全钒液流电池电解液储罐。其包括罐体、进液布液模块和出液布液模块,进液布液模块包括具有第一、第二进液布液通道的进液布液管和进液管,第二进液布液通道或第一、第二进液布液通道开设有进液布液孔,进液布液孔位于第一进液布液通道或第二进液布液通道的上半部分以使电解液倾斜向上流出;出液布液模块包括具有第一、第二出液布液通道的出液布液管和出液管,第二出液布液通道或第一、第二出液布液通道开设有出液布液孔,出液布液孔位于第一出液布液通道或第二出液布液通道的下半部分以使电解液倾斜向上流入。本发明的电解液储罐无需借助搅拌装置,即可实现水平和竖直方向的混合搅拌,可有效消除电解液的沉积,避免电解液短流。
Description
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域,具体涉及一种全钒液流电池电解液储罐。
背景技术
全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中,通过外接泵把电解液压入电池堆体内,在机械动力作用下,使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动,采用质子交换膜作为电池组的隔膜,电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,通过双电极板收集和传导电流,从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使钒电池顺利完成充电、放电和再充电。正极电解液由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液组成,负极电解液由V(Ⅲ)和V(Ⅱ)离子溶液组成,电池充电后,正极物质为V(Ⅴ)离子溶液,负极为V(Ⅱ)离子溶液,电池放电后,正、负极分别为V(Ⅳ)和V(Ⅲ)离子溶液,电池内部通过H+导电。V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子在酸性溶液中分别以VO2+离子和VO2 +离子形式存在,故钒电池的正负极反应可表述如下。
充电时正极:VO2++H2O→VO2 ++2H++e-
充电时负极:V3++ e-→V2+
放电时正极:VO2 ++2H++e-→VO2++H2O
放电时负极:V2+→V3++ e-
全钒液流电池系统的电池输出功率取决于电池堆的大小,储能容量取决于电解液储量和浓度,因此它的设计非常灵活,当输出功率一定时,要增加储能容量,只要增大电解液储存罐的容积或提高电解质浓度。但随着储液罐容积的增加,部分电解液会在储液罐内形成短流或沉积,导致越来越多的电解液无法进入电堆,不能被利用,从而大大降低了电解液有效容积。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全钒液流电池电解液储罐,该电解液储罐能够有效改善电解液的流动性,避免电解液沉积或短流,提高电解液的利用率。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种全钒液流电池电解液储罐,包括储存有电解液的罐体,所述电解液储罐还包括进液布液模块,所述进液布液模块包括安装在所述罐体上半部分且浸没在电解液中的进液布液管和与所述进液布液管相连通且一端伸出所述罐体的进液管,所述进液管的一端具有用于通入电解液的进液口,所述进液布液管包括沿所述罐体的径向延伸的第一进液布液通道以及分设在所述第一进液布液通道两侧且与所述第一进液布液通道相连通的第二进液布液通道,所述第二进液布液通道的两侧开设有多个进液布液孔或者所述第二进液布液通道和所述第一进液布液通道的两侧分别开设有多个进液布液孔,所述进液布液孔位于所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道的上半部分,以使所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道内的电解液经所述进液布液孔倾斜向上流出;
出液布液模块,所述出液布液模块包括安装在所述罐体下半部分且浸没在电解液中的出液布液管和与所述出液布液管相连通且一端伸出所述罐体的出液管,所述出液管的一端具有用于通出电解液的出液口,所述出液布液管包括第一出液布液通道和与所述第一出液布液通道相连通的第二出液布液通道,所述第一出液布液通道和所述第二出液布液通道分别与所述第一进液布液通道、所述第二进液布液通道一一对应且相对应的两者轴心线在水平面上的投影重合,所述第二出液布液通道的两侧开设有多个出液布液孔或者所述第一出液布液通道和所述第二出液布液通道的两侧分别开设有多个出液布液孔,所述出液布液孔位于所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道的下半部分,以使所述罐体内的电解液倾斜向上流入所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道,所述出液布液孔和所述进液布液孔一一对应且相对应的两者在水平面上的投影重叠。
本发明通过进液布液模块和出液布液模块的设计,尤其通过进液布液孔和出液布液孔的设计,使电解液能够倾斜向上流入罐体并倾斜向上流入出液布液管,从而在水平方向和竖直方向同时产生推力,实现了电解液在水平和竖直方向的混合搅拌,消除了储罐内电解液尤其是储罐上方和下方电解液的沉积,混合效果更佳;并且,实现了上层电解液向储罐底部的层移,有效避免了电解液的短流。
优选地,所述进液布液孔的中心到开设有该进液布液孔的第一进液布液通道或第二进液布液通道轴心线的连线与竖直方向的夹角a为15~45°,所述出液布液孔的中心到开设有该出液布液孔的第一出液布液通道或第二出液布液通道轴心线的连线与竖直方向的夹角β为15~45°。
进一步优选地,夹角a为20~40°,例如20°、25°、30°、35°或40°;夹角β为20~40°,例如20°、25°、30°、35°或40°。
一些实施方式中,所述夹角a与所述夹角β相等。
优选地,所述进液布液孔的面积小于所述出液布液孔的面积,以使所述进液布液孔的出液流速大于所述出液布液孔的进液流速。
进一步优选地,假设所述进液布液孔面积为A1,所述出液布液孔的面积为A2,两者的关系满足:V1×A1=V2×A2,其中,V1为进液布液孔的出液流速,V1为1.2~1.8m/s;V2为出液布液孔的进液流速,V2为0.5~1m/s。
优选地,所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道上相邻的两个进液布液孔之间的距离为150~250mm,所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道上相邻的两个出液布液孔之间的距离为150~250mm。
优选地,所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道两侧的进液布液孔错位分布,所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道两侧的出液布液孔错位分布。
优选地,所述第二进液布液通道至少为两个,当所述第二进液布液通道为两个时,所述第一进液布液通道与所述第二进液布液通道的直径相等且所述第一进液布液通道上开设有所述进液布液孔;当所述第二进液布液通道大于两个时,所述第一进液布液通道的直径大于所述第二进液布液通道的直径且所述第一进液布液通道上不开设所述进液布液孔。
进一步优选地,当所述第二进液布液通道大于两个时,所述第一进液布液通道的直径为所述第二进液布液通道直径的2~4倍。
更进一步优选地,所述第二进液布液通道的直径为60~90mm,例如60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm或90mm。
优选地,多个所述第二进液布液通道错位分设在所述第一进液布液通道的两侧且呈中心对称分布。
优选地,所述第二进液布液通道垂直于所述第一进液布液通道。
优选地,相邻的两个第二进液布液通道之间的距离为300~1000mm。
优选地,所述第一进液布液通道、第二进液布液通道分别与所述第一出液布液通道、第二出液布液通道形状相同且大小相等。
优选地,所述第一进液布液通道的两端封闭,所述第二进液布液通道的自由端封闭,所述第一出液布液通道的两端封闭,所述第二出液布液通道的自由端封闭。
优选地,所述罐体为圆柱体。
进一步优选地,当所述罐体的直径不大于1600mm时,所述第二进液布液通道为两个且两个第二进液布液通道之间的距离为300~400mm;当所述罐体的直径大于1600mm且不大于4000mm时,所述第二进液布液通道大于两个且不超过8个,位于同侧的相邻的两个第二进液布液通道之间的距离为700~900mm。
优选地,所述进液布液管至所述罐体内电解液液面的距离为150~250mm。
优选地,所述出液布液管至所述罐体底部的距离为100~200mm。
优选地,所述进液管连接在所述第一进液布液通道的中部且垂直于所述第一进液布液通道。
优选地,所述出液管连接在所述第一出液布液通道的中部且垂直于所述第一出液布液通道。
优选地,所述进液管的直径与所述第一进液布液通道的直径相等。
优选地,所述出液管的直径与所述第一出液布液通道的直径相等。
优选地,所述电解液储罐还包括安装在所述罐体内的上支撑座和下支撑座,所述进液布液模块、出液布液模块分别通过所述上支撑座和所述下支撑座固定在所述罐体上。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明通过进液布液模块和出液布液模块的设计,尤其通过进液布液孔和出液布液孔的设计,无需借助搅拌装置,即可在水平方向和竖直方向同时产生推力,实现了水平和竖直方向的电解液混合搅拌,能够有效消除储罐内电解液的沉积,避免电解液短流的发生;同时进液布液孔和出液布液孔的对应设置,增强了竖直方向的流动,实现了上层电解液向储罐底部的层移;
本发明的电解液储罐能够提高电解液的利用率,从而改善全钒液流电池的有效储能容量。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的电解液储罐的结构示意图;
图2为图1中的电解液储罐沿A-A面的剖视图;
图3为图1中的电解液储罐沿B-B面的剖视图;
图4为本发明实施例1提供的第二进液布液通道的结构示意图;
图5为本发明实施例1提供的第二出液布液通道的结构示意图;
图6为本发明罐体内的电解液流动示意图;
图7为本发明进液布液孔的出液流速的分解图;
图8为本发明进液布液孔的出液推力的分解图;
图9为本发明实施例2提供的进液布液模块的结构示意图;
图10为本发明实施例1提供的电解液储罐内电解液流速仿真模拟图;
图11为本发明提供的用于对比的电解液储罐内电解液流速仿真模拟图;
其中,1、罐体;11、远传液位计口;12、远传压力表口;13、观察口;14、充氮口;15、泄压口;16、玻璃视镜;17、检修蝶阀;18、上支撑座;19、下支撑座;
2、进液布液模块;21、进液管;211、进液口;22、第一进液布液通道;23、第二进液布液通道;24、进液布液孔;
3、出液布液模块;31、出液管;311、出液口;32、第一出液布液通道;33、第二出液布液通道;34、出液布液孔;
x1、进液布液孔的中心到开设有该进液布液孔的第二进液布液通道轴心线的连线;x2、出液布液孔的中心到开设有该出液布液孔的第二出液布液通道轴心线的连线;y、竖直方向;x、水平方向;a、第一夹角;β、第二夹角;V、出液流速;Vx、水平方向上的出液流速;Vy、竖直方向上的出液流速;F、推力;Fx、水平方向上的出液推力;Fy、竖直方向上的出液推力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整,未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系,例如观察口13所处的位置为“上”,出液布液模块3所处的位置为“下”。仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明实施例的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明实施例。此外,本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
实施例1
参见图1,一种全钒液流电池电解液储罐,包括储存有电解液的罐体1、进液布液模块2和出液布液模块3。
罐体1的形状优选为圆柱形,圆柱形的设计能够减少死角,利于电解液的循环流动。罐体1的顶部开设有远传液位计口11、远传压力表口12、观察口13、充氮口14和泄压口15,远传液位计口11、远传压力表口12、观察口13、充氮口14和泄压口15的设计可参照现有技术,本发明不作具体限制。
参见图2,进液布液模块2包括进液管21和与进液管21相连通的进液布液管。其中,进液管21的一端连接在进液布液管上,另一端伸出罐体1且具有进液口211,进液口211可与全钒液流电池的动力系统(图中未显示)连接,用于向进液管21内通入电解液。进液布液管安装在罐体1的上半部分且浸没在电解液中,进液布液管至罐体1内电解液液面的距离为150~250mm,优选为200mm。
进液布液管包括沿罐体1的径向延伸的第一进液布液通道22以及分设在第一进液布液通道22两侧且与第一进液布液通道22相连通的第二进液布液通道23,第二进液布液通道23的两侧开设有多个进液布液孔24,第一进液布液通道22的两侧可选择性地开设多个进液布液孔24,进液布液孔24优选错位分布在第一进液布液通道22或第二进液布液通道23的两侧。
进一步地,进液布液孔24位于第一进液布液通道22或第二进液布液通道23的上半部分,以使第一进液布液通道22或第二进液布液通道23内的电解液经进液布液孔24倾斜向上流出。罐体1内的电解液,尤其是罐体1上方靠近液面处的电解液容易沉积,发明人通过进液布液孔24的设计使电解液倾斜向上流入罐体1内,使电解液在水平方向x和竖直方向y上均有一定的出液流速V(参见图7出液流速V的分解图,电解液同时具有水平方向上的出液流速Vx和竖直方向上的出液流速Vy),从而在水平方向x和竖直方向y同时产生推力F(参见图8推力F的分解图,可见同时具有水平方向上的出液推力Fx和竖直方向上的出液推力Fy),实现水平和竖直方向y上的双向搅拌,从而避免了罐体1,尤其是罐体1上方电解液的沉积,提高了电解液的利用率,增加了电解液的有效容积。
具体地,以第二进液布液通道23上的一个进液布液孔24为例,参见图4,该进液布液孔24的中心到开设有该进液布液孔24的第二进液布液通道23轴心线的连线x1与竖直方向y的夹角为第一夹角a,第一夹角a优选为15~45°,进一步优选为30°。如此设置,对电解液的搅拌效果更好。
如图3所示,出液布液模块3包括出液管31和与出液管31相连通的出液布液管。其中,出液管31的一端连接在出液布液管上,另一端伸出罐体1且具有出液口311,出液口311与全钒液流电池的动力系统(图中未显示)连接,用于通出电解液。出液布液管安装在罐体1下半部分且浸没在电解液中,出液布液管至罐体1底部的距离为100~200mm,优选为150mm。
出液布液管包括第一出液布液通道32和与第一出液布液通道32相连通的第二出液布液通道33,第一出液布液通道32和第二出液布液通道33分别与第一进液布液通道22、第二进液布液通道23一一对应且相对应的两者轴心线在水平面上的投影重合。作为优选,第一出液布液通道32与第一进液布液通道22以及第二出液布液通道33与其相对应的第二进液布液通道23的形状相同且大小相等。第二出液布液通道33的两侧开设有多个出液布液孔34,第一出液布液通道32的两侧选择性地开设多个出液布液孔34,出液布液孔34优选错位分布在第一出液布液通道32或第二出液布液通道33的两侧。
进一步地,出液布液孔34位于第一出液布液通道32或第二出液布液通道33的下半部分,以使罐体1内的电解液倾斜向上流入第一出液布液通道32或第二出液布液通道33。罐体1底部的电解液尤其容易沉积,通过出液布液孔34的设计,与进液布液孔24类似,能够产生水平和竖直方向y的流速和推力,避免了罐体1下方电解液的沉积。
具体地,以第二出液布液通道33上的一个出液布液孔34为例,参见图5,该出液布液孔34的中心到开设有该出液布液孔34的第二出液布液通道33轴心线的连线与竖直方向y的夹角为第二夹角β,第二夹角β为15~45°,进一步优选为20~40°。作为优选,第一夹角a与第二夹角β相等。
出液布液孔34和进液布液孔24一一对应且相对应的两者在水平面上的投影重叠,进一步地,相对应的出液布液孔34和进液布液孔24在水平面上的投影具有共同的中心。如此设置,参见图6,可增强竖直方向y的搅拌效果,实现上层电解液向储罐底部的层移,并保持稳定的下降流速。
进液布液孔24的面积小于出液布液孔34的面积,以使进液布液孔24的出液流速V大于出液布液孔34的进液流速。通常流速越大,越利于电解液流动混合,但根据伯努利原理,流速越大,压力越小,因此当出液布液孔34的进液流速过大时,相应地该处的电解液压力过小,循环泵(出液口311通过管路与循环泵的进液端相连接)需要更大的吸力才能将电解液吸出,由于循环泵的吸力有限,因此会导致循环泵无法及时将电解液吸出,容易造成电解液的积压,影响电解液的流动。通过进液布液孔24和出液布液孔34的面积设计,在使电解液达到更好流动效果的同时,使电解液更容易被吸出,减少甚至避免了电解液积压,同时使进液布液孔24的出液流速更大,产生的推力更大,进而使电解液具有更佳的流动效果。
进一步地,假设进液布液孔24面积为A1,出液布液孔34的面积为A2,两者的关系满足:V1×A1=V2×A2,其中,V1为进液布液孔24的出液流速,V1为1.2~1.8m/s,优选为1.4~1.6m/s,例如1.5m/s;V2为出液布液孔34的进液流速,V2为0.5~1m/s,优选为0.7~0.9m/s,例如0.8m/s。本发明人发现,在该出液流速和进液流速下,电解液的混合效果、流动效果更佳。进液布液孔24、出液布液孔34优选为圆形孔,两者的孔径关系可参照孔径与面积的关系以及上述公式得出。进一步优选地,进液布液孔24的孔径为9~13mm,出液布液孔34的孔径为13.5~17mm。
本实施例中,进液布液孔24的孔径为11mm,出液流速约为1.5m/s;出液布液孔34的孔径为15mm,进液流速约为0.8m/s。发明人对该实施例的进液布液孔24、出液布液孔34的孔径、流速设置进行了模拟仿真,效果验证如图10所示。
由图10可见,整个罐体1几乎无死角以及没有出现短流现象,并且电解液进入罐体1后均匀分布在整个圆截面,整个界面保持相对稳定的流速均匀往下;到达出液布液孔34也是相对均匀的出液,整个电解液几乎可以在罐体1内停留相同的时间,达到了防短流、高混合的效果。
除此以外,发明人还进行了一组对比模拟仿真(区别在于:进液布液孔24的孔径为15mm,出液流速约为0.8m/s;出液布液孔34的孔径为15mm,进液流速约为0.8m/s),效果验证如图11所示,可见当进液布液孔24和出液布液孔34的孔径、流速相等时,无论是进液布液管中心,还是出液布液管中心的流速均远高于其侧边的流速,这样会导致部分电解液走捷径,以最短距离离开罐体1,而两侧电解液流速慢,在罐体1内的时间相对长,电解液停留时间不均衡。
经进一步研究还发现,相较于该组对比模拟仿真,实施例1罐体1周侧的电解液流速更快,因此即便长时间运行后也不会产生电解液积压。
第一进液布液通道22或第二进液布液通道23上相邻的两个进液布液孔24之间的距离为150~250mm,第一出液布液通道32或第二出液布液通道33上相邻的两个出液布液孔34之间的距离为150~250mm。
本发明中,第一进液布液通道22、第一出液布液通道32的两端封闭,第二进液布液通道23、第二出液布液通道33的自由端封闭,第二进液布液通道23和第二出液布液通道33的个数以及是否开设布液孔可以根据罐体1的直径进行相应设计,以下以第二进液布液通道23为例作详细论述。
第二进液布液通道23至少为两个且分别垂直于第一进液布液通道22。进一步地,第二进液布液通道23错位分布在第一进液布液通道22的两侧且呈中心对称分布。
当罐体1的直径较小(例如不大于1600mm,若无特别说明,本发明中的直径可以认为是内径)时,第二进液布液通道23优选为两个且两个第二进液布液通道23之间的距离为300~400mm,第一进液布液通道22的直径优选与第二进液布液通道23相等且第一进液布液通道22上开设有进液布液孔24。当罐体1的直径较大(例如大于1600mm)时,第二进液布液通道23大于两个,位于同侧的相邻的两个第二进液布液通道23之间的距离为700~900mm,第一进液布液通道22的直径大于第二进液布液通道23的直径且第一进液布液通道22上不开设所述进液布液孔24。
本实施例中,罐体1的直径为1600mm,第二进液布液通道23为两个且直径为60~90mm,进一步优选为70~80mm。
进液管21连接在第一进液布液通道22的中部且垂直于第一进液布液通道22,进液管21的直径优选与第一进液布液通道22的直径相等。出液管31连接在第一出液布液通道32的中部且垂直于第一出液布液通道32,出液管31的直径优选与第一出液布液通道32的直径相等。
电解液储罐还包括安装在罐体1内的上支撑座18和下支撑座19,进液布液模块2、出液布液模块3分别通过上支撑座18和下支撑座19固定在罐体1上。具体地,上支撑座18和下支撑座19分别具有向着进液管21的进液口211方向、出液管31的出液口311方向延伸的承载面,进液布液模块2远离进液口211的一端以及出液布液模块3远离出液口311的一端分别设置在上支撑座18和下支撑座19的承载面上。
电解液储罐还包括安装在罐体1外侧且与罐体1相连通的玻璃视镜16,用于观测罐体1内电解液的液位,玻璃视镜16上安装有检修蝶阀17,玻璃视镜16的结构可参照现有技术。
本发明中,罐体1、进液布液模块2和出液布液模块3均可采用不导电的pp材质制作,pp材质更加安全可靠。
实施例2
与实施例1大致相同,主要区别如下:
参见图9,该实施例中,罐体1的直径为4000mm,以第二进液布液通道23为例,第二进液布液通道23为8个,第一进液布液通道22的直径大于第二进液布液通道23的直径,进一步地,第一进液布液通道22的直径为第二进液布液通道23直径的2~4倍,并且第一进液布液通道22上不开设进液布液孔24。通过在第一进液布液通道22直径的设计以及不开设进液布液孔24,保证了第二进液布液通道23的压力,从而保证了流量的稳定性,即便较大直径的罐体1,也能够保证罐体1内电解液的流动性。
以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的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内。
Claims (15)
1.一种全钒液流电池电解液储罐,包括储存有电解液的罐体,其特征在于:所述电解液储罐还包括进液布液模块,所述进液布液模块包括安装在所述罐体上半部分且浸没在电解液中的进液布液管和与所述进液布液管相连通且一端伸出所述罐体的进液管,所述进液管的一端具有用于通入电解液的进液口,所述进液布液管包括沿所述罐体的径向延伸的第一进液布液通道以及分设在所述第一进液布液通道两侧且与所述第一进液布液通道相连通的第二进液布液通道,所述第二进液布液通道的两侧开设有多个进液布液孔或者所述第二进液布液通道和所述第一进液布液通道的两侧分别开设有多个进液布液孔,所述进液布液孔位于所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道的上半部分,以使所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道内的电解液经所述进液布液孔倾斜向上流出;
出液布液模块,所述出液布液模块包括安装在所述罐体下半部分且浸没在电解液中的出液布液管和与所述出液布液管相连通且一端伸出所述罐体的出液管,所述出液管的一端具有用于通出电解液的出液口,所述出液布液管包括第一出液布液通道和与所述第一出液布液通道相连通的第二出液布液通道,所述第一出液布液通道和所述第二出液布液通道分别与所述第一进液布液通道、所述第二进液布液通道一一对应且相对应的两者轴心线在水平面上的投影重合,所述第二出液布液通道的两侧开设有多个出液布液孔或者所述第一出液布液通道和所述第二出液布液通道的两侧分别开设有多个出液布液孔,所述出液布液孔位于所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道的下半部分,以使所述罐体内的电解液倾斜向上流入所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道,所述出液布液孔和所述进液布液孔一一对应且相对应的两者在水平面上的投影重叠。
2.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述进液布液孔的中心到开设有该进液布液孔的第一进液布液通道或第二进液布液通道轴心线的连线与竖直方向的夹角a为15~45°,所述出液布液孔的中心到开设有该出液布液孔的第一出液布液通道或第二出液布液通道轴心线的连线与竖直方向的夹角β为15~45°。
3.根据权利要求2所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述夹角a与所述夹角β相等。
4.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述进液布液孔的面积小于所述出液布液孔的面积,以使所述进液布液孔的出液流速大于所述出液布液孔的进液流速。
5.根据权利要求4所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:假设所述进液布液孔面积为A1,所述出液布液孔的面积为A2,两者的关系满足:V1×A1=V2×A2,其中,V1为进液布液孔的出液流速,V1为1.2~1.8m/s;V2为出液布液孔的进液流速,V2为0.5~1m/s。
6.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道上相邻的两个进液布液孔之间的距离为150~250mm,所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道上相邻的两个出液布液孔之间的距离为150~250mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述第一进液布液通道或所述第二进液布液通道两侧的进液布液孔错位分布,所述第一出液布液通道或所述第二出液布液通道两侧的出液布液孔错位分布。
8.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述第二进液布液通道至少为两个,当所述第二进液布液通道为两个时,所述第一进液布液通道与所述第二进液布液通道的直径相等且所述第一进液布液通道上开设有所述进液布液孔;当所述第二进液布液通道大于两个时,所述第一进液布液通道的直径大于所述第二进液布液通道的直径且所述第一进液布液通道上不开设所述进液布液孔。
9.根据权利要求8所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:当所述第二进液布液通道大于两个时,所述第一进液布液通道的直径为所述第二进液布液通道直径的2~4倍。
10.根据权利要求1、8和9中任一项所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述第二进液布液通道的直径为60~90mm,和/或,
多个所述第二进液布液通道错位分设在所述第一进液布液通道的两侧且呈中心对称分布;和/或,
所述第二进液布液通道垂直于所述第一进液布液通道;和/或,
相邻的两个第二进液布液通道之间的距离为300~1000mm;和/或,
所述第一进液布液通道、第二进液布液通道分别与所述第一出液布液通道、第二出液布液通道形状相同且大小相等;和/或,
所述第一进液布液通道的两端封闭,所述第二进液布液通道的自由端封闭,所述第一出液布液通道的两端封闭,所述第二出液布液通道的自由端封闭。
11.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述罐体为圆柱体。
12.根据权利要求11所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:当所述罐体的直径不大于1600mm时,所述第二进液布液通道为两个且两个第二进液布液通道之间的距离为300~400mm;当所述罐体的直径大于1600mm且不大于4000mm时,所述第二进液布液通道大于两个且不超过8个,位于同侧的相邻的两个第二进液布液通道之间的距离为700~900mm。
13.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述进液布液管至所述罐体内电解液液面的距离为150~250mm;和/或,
所述出液布液管至所述罐体底部的距离为100~200mm。
14.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述进液管连接在所述第一进液布液通道的中部且垂直于所述第一进液布液通道;和/或,
所述出液管连接在所述第一出液布液通道的中部且垂直于所述第一出液布液通道;和/或,
所述进液管的直径与所述第一进液布液通道的直径相等;和/或,
所述出液管的直径与所述第一出液布液通道的直径相等。
15.根据权利要求1所述的全钒液流电池电解液储罐,其特征在于:所述电解液储罐还包括安装在所述罐体内的上支撑座和下支撑座,所述进液布液模块、出液布液模块分别通过所述上支撑座和所述下支撑座固定在所述罐体上。
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Citations (6)
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CN207474583U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-06-08 | 乐山伟力得能源有限公司 | 全钒液流电池用电解液恒温装置 |
CN109037725A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-12-18 | 浙江大学 | 一种提高电解液分布均匀性的液流电池及电极结构和方法 |
CN208849011U (zh) * | 2018-09-21 | 2019-05-10 | 大连融科储能装备有限公司 | 液流电池系统 |
CN210092231U (zh) * | 2019-05-05 | 2020-02-18 | 陕西正太能源科技有限公司 | 一种全钒液流电池用电解液导流装置 |
CN217699220U (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-01 | 金川集团股份有限公司 | 一种分液装置 |
CN218827284U (zh) * | 2022-10-21 | 2023-04-07 | 上海电气(安徽)储能科技有限公司 | 一种全钒液流电池用储液罐 |
-
2023
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN207474583U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-06-08 | 乐山伟力得能源有限公司 | 全钒液流电池用电解液恒温装置 |
CN109037725A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-12-18 | 浙江大学 | 一种提高电解液分布均匀性的液流电池及电极结构和方法 |
CN208849011U (zh) * | 2018-09-21 | 2019-05-10 | 大连融科储能装备有限公司 | 液流电池系统 |
CN210092231U (zh) * | 2019-05-05 | 2020-02-18 | 陕西正太能源科技有限公司 | 一种全钒液流电池用电解液导流装置 |
CN217699220U (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-01 | 金川集团股份有限公司 | 一种分液装置 |
CN218827284U (zh) * | 2022-10-21 | 2023-04-07 | 上海电气(安徽)储能科技有限公司 | 一种全钒液流电池用储液罐 |
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