CN106129444A - 一种纯电动船舶专用全钒液流电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纯电动船舶专用全钒液流电池，包括电池堆、端压板和固定螺栓，所述电池堆内部设置有离子交换膜，所述离子交换膜左侧设置有左集流板，所述离子交换膜右端设置有右集流板，所述左集流板两端通过输液管一与正极电解液管道连接，所述右集流板两端通过输液管二与负极电解液管道连接，所述离子交换膜通过碳膜与石墨毡紧密连接，所述端压板设置有帽孔，所述固定螺栓通过垫圈和帽孔与螺帽紧固连接，本发明全氟磺酸型离子交换膜的使用，提高了亲水性、选择通过性和增长使用寿命，从而提高了全钒液流电池的工作效率，石墨毡具有耐强氧化和强酸性，电阻低、导电性能好，机械强度高，电化学活性好的特点。

Description

一种纯电动船舶专用全钒液流电池
技术领域
本发明是一种纯电动船舶专用全钒液流电池，属于船舶辅助设备领域。
背景技术
目前，由于能源紧张和环境加剧恶化，各国对绿色能源的利用开发逐渐重视。钒电池是目前发展势头强劲的绿色环保蓄电池之一，是利用不同价态的钒离子之间的氧化还原反应进行能量储存与转化的二次能源系统，其特点是：无排放污染、容量可调、循环寿命长、可深度大电流密度放电、充电迅速、能量转化率高。钒电池作为储能电源主要应用于电站调峰、大规模光电转换，风能发电的储能电源以及作为边远地区储能系统，不间断电源或应急电源系统，全钒液流电池是以不同价态钒离子的硫酸溶液作为电解液的新型储能电池，离子交换膜作为全钒氧化还原液流电池关键材料之一，其性能的优劣直接影响电池的性能。适用于全钒液流电池的离子交换膜必须抑制正负极电解液中不同价态的钒离子的互串，因为钒离子渗透后与其它不同价态的钒离子发生化学反应，产生自放电现象，使电池的容量发生衰减，另外理想的离子交换膜需允许氢离子通过以完成电流回路，具有良好的电导率，同时对氢离子具有优良的选择透过性，还应当具备良好的化学稳定性，目前解决钒离子渗透问题的主要做法是修饰离子交换膜，如全氟磺酸型离子交换膜等。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种纯电动船舶专用全钒液流电池，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明使用方便，便于操作，稳定性好，可靠性高。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种纯电动船舶专用全钒液流电池，包括电池堆、端压板和固定螺栓，所述电池堆内部设置有离子交换膜，所述离子交换膜左侧设置有左集流板，且左集流板左侧设置有正电极板，所述离子交换膜右端设置有右集流板，且右集流板右端设置有负电极板，所述左集流板两端通过输液管一与正极电解液管道连接，所述右集流板两端通过输液管二与负极电解液管道连接，所述离子交换膜通过碳膜与石墨毡紧密连接，所述端压板设置有帽孔，所述固定螺栓通过垫圈和帽孔与螺帽紧固连接。
进一步地，所述输液管一和输液管二下方都设置有泵。
进一步地，所述四个帽孔设置在端压板上，且四个帽孔分别位于端压板的四角。
进一步地，所述正极电解液由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液组成。
进一步地，所述负极电解液由V(Ⅲ)和V(Ⅱ)离子溶液组成。
进一步地，所述离子交换膜是全氟磺酸材料制成。
本发明的有益效果：本发明的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，一侧附有微孔碳膜的石墨毡和粘结在微孔碳膜上的离子交换膜，其中孔径非常小的微孔碳膜只允许氢离子通过而不允许钒离子通过，全氟磺酸型离子交换膜的使用，提高了亲水性、选择通过性和增长使用寿命，从而提高了全钒液流电池的工作效率，石墨毡具有耐强氧化和强酸性，电阻低、导电性能好，机械强度高，电化学活性好的特点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种纯电动船舶专用全钒液流电池的工作原理结构示意图；
图2为本发明一种纯电动船舶专用全钒液流电池的主视结构示意图；
图3为本发明一种纯电动船舶专用全钒液流电池的外部保护结构示意图；
图中： 1-正极电解液、2-正电极板、3-左集流板、4-负电极板、5-负极电解液、6-泵、7-离子交换膜、8-电池堆、9-石墨毡、10-碳膜、11-螺帽、12-端压板、13-帽孔、14-固定螺栓、15-垫圈、16-右集流板、17-输液管一、18-输液管二。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种纯电动船舶专用全钒液流电池，包括电池堆8、端压板12和固定螺栓14，电池堆8内部设置有离子交换膜7，离子交换膜7左侧设置有左集流板3，且左集流板3左侧设置有正电极板2，离子交换膜7右端设置有右集流板16，且右集流板16右端设置有负电极板4，左集流板3两端通过输液管一17与正极电解液1管道连接，右集流板16两端通过输液管二18与负极电解液5管道连接，离子交换膜7通过碳膜10与石墨毡9紧密连接，孔径非常小的微孔碳膜10只允许氢离子通过而不允许钒离子通过，石墨毡9具有耐强氧化和强酸性，电阻低、导电性能好，机械强度高，电化学活性好的特点，端压板12设置有帽孔13，固定螺栓14通过垫圈15和帽孔13与螺帽11紧固连接。
输液管一17和输液管二18下方都设置有泵6，使得电解液在输液管内循环流动，四个帽孔13设置在端压板12上，且四个帽孔13分别位于端压板12的四角，正极电解液1由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液组成，负极电解液5由V(Ⅲ)和V(Ⅱ)离子溶液组成，离子交换膜7是全氟磺酸材料制成，全氟磺酸型离子交换膜7的使用，提高了亲水性、选择通过性和增长使用寿命，从而提高了全钒液流电池的工作效率。
具体实施方式：使用时，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6把电解液压入电池堆8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，采用离子交换膜7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1由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液组成，负极电解液5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。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种纯电动船舶专用全钒液流电池，包括电池堆（8）、端压板（12）和固定螺栓（14），其特征在于：所述电池堆（8）内部设置有离子交换膜（7），所述离子交换膜（7）左侧设置有左集流板（3），且左集流板（3）左侧设置有正电极板（2），所述离子交换膜（7）右端设置有右集流板（16），且右集流板（16）右端设置有负电极板（4），所述左集流板（3）两端通过输液管一（17）与正极电解液（1）管道连接，所述右集流板（16）两端通过输液管二（18）与负极电解液（5）管道连接，所述离子交换膜（7）通过碳膜（10）与石墨毡（9）紧密连接，所述端压板（12）设置有帽孔（13），所述固定螺栓（14）通过垫圈（15）和帽孔（13）与螺帽（11）紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，其特征在于：所述输液管一（17）和输液管二（18）下方都设置有泵（6）。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，其特征在于：所述四个帽孔（13）设置在端压板（12）上，且四个帽孔（13）分别位于端压板（12）的四角。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，其特征在于：所述正极电解液（1）由V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液组成。
5.根据权利要求1所述的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，其特征在于：所述负极电解液（5）由V(Ⅲ)和V(Ⅱ)离子溶液组成。
6.根据权利要求1所述的一种纯电动船舶专用全钒液流电池，其特征在于：所述离子交换膜（7）是全氟磺酸材料制成。
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