CN103606691A - 一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统及其排气方法 - Google Patents

一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统及其排气方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，包括电解液储罐和与所述电解液储罐相连通的离心泵，所述离心泵通过电解液进液管路与电堆的进液口相连通，所述电堆的出液口通过电解液出液管路与所述电解液储罐相连通，其特征在于：在所述电解液进液管路上设有与所述电解液出液管路相连通的用于排除所述离心泵内气体的电解液分支管路，所述电解液分支管路与所述电解液进液管路相通的一端设有控制阀；所述电解液进液管路上还设有用于监测管路内压力的压力传感装置。本发明还公开了上述液流电池系统排除气体的排气方法。本发明具有结构简单，安装操作方便，安全性高，大幅提高液流电池系统初启动效率等优点。

Description

一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统及其排气方法
技术领域
本发明涉及液流电池系统，具体地说是一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统及其排气方法。
背景技术
世界范围的能源紧张和环境加剧恶化的态势促使世界各国开发和利用可再生能源的呼声日益高涨。但是太阳能、风能等可再生能源发电存在能量供应不稳定性、不持续的特点，往往需要性能优良的储能系统与之配套。
作为新型绿色二次蓄电池，液流电池拥有安全性高、设计灵活、快速响应、无特殊地形要求、运行和维护费用较低等其他二次电池所难以比拟的优势，已经在太阳能储能系统、风电储能系统、大型应急电源系统和电力系统削峰填谷等多个领域成功应用。
液流电池系统由电堆、电解液、管道系统和电池管理系统及其他辅助设备构成。电解液通过离心泵实现电解液在电池系统内的循环。电解液在经历长期充放电运行的过程中会产生一定量的气体（如氢气、溴蒸汽等），当电池系统停机时，产生的气体往往会积存在离心泵的叶轮室内。离心泵如果要启动，必须保证其让叶轮内可以充满液体，否则不能实现输送液体的功能，而由于电解液产生的气体积存在离心泵的叶轮室内，恰好阻止了离心泵功能的实现，导致电池系统无法实现初启动。为了保证能正常实现电解液的输送，从而顺利启动电池系统，现在的方法是在电池系统运行前，直接打开离心泵出口的排气阀进行排气。此种方法虽然可以将离心泵内的气体排出，但是由于泵中的气体大部分为氢气、溴蒸汽等危险气体，直接排出存在一定的危险。另外，操作人员在进行排气时往往无法准确判断离心泵积存的气体量，在进行排气的过程中需要多次间歇性排气，因排气量过大还会造成电解液的外泄或者外喷，给操作人员的安全带来一定的隐患。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统及其排气方法。本发明通过在离心泵启动前实施排气方法，在保证离心泵功能的前提下，有效的防止了电解液的外泄，实现液流电池系统顺利完成初启动。
本发明采用的技术手段如下：
一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，包括电解液储罐和与所述电解液储罐相连通的离心泵，所述离心泵通过电解液进液管路与电堆的电解液进液口相连通，所述电堆的电解液出液口通过电解液出液管路与所述电解液储罐相连通，其特征在于：
在所述电解液进液管路上设有与所述电解液出液管路相连通的用于排除所述离心泵内气体的电解液分支管路，所述电解液分支管路与所述电解液进液管路相通的一端设有控制阀；所述电解液进液管路上还设有用于监测管路内压力的压力传感装置。
作为优选，在所述离心泵与所述电堆之间还设有过滤器。
作为优选，所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐相连通的所述离心泵之后的电解液进液管路上。
作为本发明的一个技术方案，所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐中的负极电解液储罐相连通的电解液进液管路上，所述电解液分支管路的出液端设置在与所述电解液储罐中的负极电解液储罐相连通的电解液出液管路上。
作为本发明的又一个技术方案，所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐中的正极电解液储罐相连通的电解液进液管路上，所述电解液分支管路的出液端设置在与所述电解液储罐中的正极电解液储罐相连通的电解液出液管路上。
全钒液流电池负极电解液中的二价钒与氢离子发生反应生成氢气，长期运行后，负极储罐中往往积累一定量的氢气，因此，电解液分支管路优选地设置在液流电池负极储罐的电解液进、出管路上，使离心泵中积存的气体回到相应的电解液储罐中。而对于锌溴等液流电池，电池在完成充放电循环后，正极电解液中会残余一定量的未完全溶解的溴单质，储罐中积累了一定量的溴蒸气，因此，电解液分支管路优选地设置在液流电池正极液储罐的电解液进、出管路上，使离心泵中积存的气体回到相应的储罐中。
作为优选，所述压力传感装置为压力表或压力传感器。
本发明还公开了上述液流电池系统自排除离心泵内气体的排气方法，其特征在于包括如下步骤：
①在电池系统停机后再运行时，首先打开控制阀，使电解液分支管路与电解液出液管路相连通，启动离心泵，通过电解液进液管路将离心泵内的气体排回到电解液储罐中；
②观察进液管路上设置的压力传感装置，当进液管路内压力上升到预设值后，关闭控制阀，电池系统正常运行。
作为优选，所述压力传感装置为压力表或压力传感器。
较现有技术相比，本发明采用对原有电池系统的管路系统进行改进，通过在离心泵与电堆相连通的电解液进液管路和电堆与电解液储罐相连通的电解液出液管路上增设用于排气的电解液分支管路，以解决电池系统停机时，离心泵的叶轮室内充满气体而无法启动的问题。由于电解液的主要成份为含有活性物质的酸性溶液，对人体皮肤有损伤性，采用本发明的排气装置，可以不通过外接设备而将夹带有少量电解液的气体直接排回到相应的电解液储罐中，而不会造成人身危害。通过设置在管路上的压力传感装置可以对管内压力进行实时监控，当管内压力上升到预设值时，即可关闭控制阀，正常进行电池系统启动步骤。
本发明具有结构简单，安装操作方便的优点；气体直接排入相应的电解液储罐中，安全性提高；大幅度提高电池系统的初启动效率，节省初启动时间。基于上述理由本发明可在液流电池领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、负极电解液储罐2、电堆3、离心泵4、负极电解液进液管路Ⅰ5、过滤器6、负极电解液进液管路Ⅱ7、负极电解液出液管路8、压力表9、负极电解液分支管路
具体实施方式
如图1所示，一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，以电池负极为例，包括负极电解液储罐1和电堆2，所述负极电解液储罐1通过负极电解液进液管路经离心泵3与所述电堆2的负极电解液进液口相连通，所述电堆2的负极电解液出液口通过负极电解液出液管路7与所述负极电解液储罐1相连通；在所述离心泵3与所述电堆2之间增设过滤器5，将所述离心泵3与所述过滤器5通过负极电解液进液管路Ⅰ4相连通，所述过滤器5与所述电堆2通过负极电解液进液管路Ⅱ6相连通，在所述负极电解液进液管路Ⅰ4上设有与所述负极电解液出液管路7相连通的用于排除所述离心泵3内气体的负极电解液分支管路9，所述负极电解液分支管路9与所述负极电解液进液管路Ⅰ4相通的一端设有控制阀；所述负极电解液进液管路Ⅰ4上还设有用于监测管路内压力的压力表8。
应用上述液流电池系统排除液流电池离心泵内气体的排气方法，当电池系统停机后再运行时，首先打开控制阀，使负极电解液分支管路9与负极电解液出液管路7相连通，启动离心泵3，通过负极电解液进液管路Ⅰ4将离心泵3内的夹带有少量电解液的气体排回到负极电解液储罐1中；观察负极电解液进液管路Ⅰ4上设置的压力表8的示数，当示数上升到预设值后，关闭控制阀，电池系统正常运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，包括电解液储罐和与所述电解液储罐相连通的离心泵，所述离心泵通过电解液进液管路与电堆的电解液进液口相连通，所述电堆的电解液出液口通过电解液出液管路与所述电解液储罐相连通，其特征在于：
在所述电解液进液管路上设有与所述电解液出液管路相连通的用于排除所述离心泵内气体的电解液分支管路，所述电解液分支管路与所述电解液进液管路相通的一端设有控制阀；所述电解液进液管路上还设有用于监测管路内压力的压力传感装置。
2.根据权利要求1所述的具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，其特征在于：在所述离心泵与所述电堆之间还设有过滤器。
3.根据权利要求1所述的具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，其特征在于：所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐相连通的所述离心泵之后的电解液进液管路上。
4.根据权利要求3所述的具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，其特征在于：所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐中的负极电解液储罐相连通的电解液进液管路上，所述电解液分支管路的出液端设置在与所述电解液储罐中的负极电解液储罐相连通的电解液出液管路上。
5.根据权利要求3所述的具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，其特征在于：所述电解液分支管路的进液端设置在与所述电解液储罐中的正极电解液储罐相连通的电解液进液管路上，所述电解液分支管路的出液端设置在与所述电解液储罐中的正极电解液储罐相连通的电解液出液管路上。
6.根据权利要求1所述的具有自排除离心泵内气体的液流电池系统，其特征在于：所述压力传感装置为压力表或压力传感器。
7.一种如权利要求1至6中任一项权利要求所述的液流电池系统自排除离心泵内气体的排气方法，其特征在于包括如下步骤：
①在电池系统停机后再运行时，首先打开控制阀，使电解液分支管路与电解液出液管路相连通，启动离心泵，通过电解液进液管路将离心泵内的气体排回到电解液储罐中；
②观察进液管路上设置的压力传感装置，当进液管路内压力上升到预设值后，关闭控制阀，电池系统正常运行。
8.根据权力要求7所述的排气方法，其特征在于：所述压力传感装置为压力表或压力传感器。
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