CN107123823A - 一种应用于液流电池的热管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于液流电池的热管理方法，具体包括：将温度缓冲材料封装或与其他材料混合置于液流电池外部，所述温度缓冲材料为相变材料；所述相变材料包括单一相变材料和多种相变材料的混合物；所述相变材料至少包括一种相变温度在0‑60℃范围内的相变材料。本发明利用相变材料在相变过程中吸收或释放热量来进行全钒液流电池的热管理，可以有效将电池系统工作温度维持在10‑40℃范围内，不需要消耗电力，从而可以提高液流电池的储能效率，减少液流电池的热管理成本；同时该热管理装置工艺简单、无毒无害，对环境基本没有污染。

Description

一种应用于液流电池的热管理方法
技术领域
本发明涉及热管理领域，尤其是一种应用于液流电池的热管理方法。
背景技术
全钒液流电池是一种具有广泛应用前景的电化学储能技术。其工作原理是V2+/V3+电解液作为负极，VO2+/VO2 +电解液作为正极，充放电过程中进行循环反应。全钒液流电池的特点是电极反应速度快，电池储能功率大，电池寿命长，且所储能量可由增加电解液的体积而增大至高达兆瓦级，所以全钒液流电池能广泛适用于智能电网储能、用户端调峰、光伏电站和风力发电储能、离网电源、备用电源等大型静态储能系统。全钒液流电池中的电解液通常要求在10-40℃温度范围区间工作，电解液温度过高或过低都可能引起其中的化学物质析出或产生化学变化生成别的化合物，堵塞电池中电解液传输通道，影响电极反应的可逆性，从而降低电池的储能密度，甚至引起电池的破坏。因此，全钒液流电池的热管理是保障电池正常工作和保持电池循环性能稳定的一个关键环节。基于全钒液流电池系统的体积和应用范围，电池系统通常安装于独立房间或建筑中，外界的季节温度变化和昼夜温差必然会影响电解液和电池系统的内部温度，影响电池系统的工作稳定性。为了保持电池系统工作温度在10-40℃范围，常用方法是在电池系统外端安装风扇散热，或在电堆放置房间或建筑中安装空调等控温设施。但是，这些方法都带来电力消耗，必定降低液流电池储能装置的总储能效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种不需要消耗电力、工艺简单、无毒无害、环境友好的液流电池热管理方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，将温度缓冲材料封装或与其他材料混合置于液流电池外部，所述温度缓冲材料为相变材料；所述相变材料包括单一相变材料和多种相变材料的混合物；所述相变材料至少包括一种相变温度在0-60℃范围内的相变材料。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：利用相变材料在相变过程中吸收或释放热量来进行全钒液流电池的热管理，可以有效将电池系统工作温度维持在10-40℃范围内，不需要消耗电力，从而可以提高液流电池的储能效率，减少液流电池的热管理成本；同时该热管理装置工艺简单、无毒无害，对环境基本没有污染。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明实施例提供的热管理装置结构示意图。
其中1-相变材料或包裹相变材料的微胶囊、2-金属外壳、3-导热层、4-塑料外壳
图2为本发明实施例提供的相变材料与其他材料混合用于放置液流电池房间墙体的示意图。
其中，5-液流电池工作设备、6-含相变材料的混凝土墙
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，将温度缓冲材料封装或与其他材料混合置于液流电池外部，所述温度缓冲材料为相变材料；所述相变材料包括单一相变材料和多种相变材料的混合物；所述相变材料至少包括一种相变温度在0-60℃范围内的相变材料。
相变材料包括有机相变材料、无极相变材料以及不同种类相变材料的混合物，相变材料包括单一相变材料和多种相变材料的混合物，多种相变材料以任意比例混合。相变材料至少包括一种相变温度在0-60℃范围内的相变材料，即相变材料可包括相变温度在0-60℃范围内的相变材料与其余相变温度区间的的相变材料的任意比例混合物。
相变材料的封装方式包括利用金属外壳封装相变材料和封装成微胶囊结构，所述微胶囊壳的材料为带微孔的无机材料和高分子材料。封装成微胶囊结构的方式包括：将相变材料分散于高分子前驱体乳液中，通过乳液聚合方法合成包裹相变材料的高分子微胶囊；将相变材料分散于玻璃、陶瓷等带微孔的无机空心小球体中，然后加温使相变材料发生融化并从微孔流入并填满空心小球体，逐渐降温使相变材料固化，然后将所形成的微胶囊封装于金属外壳中。
如图1所示，将相变材料封装制成的热管理装置包括相变材料层、金属外壳、导热层和塑料外壳，所述相变材料层包括单层相变材料层和包裹相变材料的微胶囊，金属外壳直接接触液流电池系统外部，增强热传导效率，不与热流电池系统接触的金属外壳外部设置有空气或绝热材料层，并用绝热层外壳封装。该种结构的热管理装置可以集成安装于放置液流电池的房间内部，或直接置于液流电池系统的外部。
如图2所示，将相变材料以任何比例混于其他材料制成的热管理装置可以制成热管理装置，或用于存放液流电池系统房间的建筑材料。
具体实施例1：选择有机烷烃十六烷作为相变材料，该材料的熔点为21.1℃，凝固温度为12.2℃，熔融吸热潜热为235.2J/g，凝固放热潜热为236.6J/g。将十六烷在30℃以上温度中完全熔化为液体，通过真空导入法注入到由双层铝金属组成的内层宽1cm的夹套中，在完全注入后进行封装。将封装好的铝层置入PVC材料的塑料外壳中，中间为空气层。将以上材料单元作为单元结构搭建成外壳保护全钒液流电池。
具体实施例2：选择有机烷烃十八烷作为相变材料，该材料的熔点为31.2℃，凝固温度为22℃，熔融吸热潜热为244.8J/g，凝固放热潜热为246.4J/g。将十八烷在同外径5mm、壁厚1mm的带微孔的玻璃空心球混合，加热到40℃以上使十八烷完全熔化成液体并填充到玻璃空心球中，待玻璃空心球中充满相变材料后，在此温度下将空心球和十八烷液体混合物通过真空法填充注入到由双层铝金属组成的内层宽1cm的夹套中，在完全注入后进行封装。将封装好的铝层置入PVC材料的塑料外壳中，中间是空气层。将以上材料单元作为单元结构搭建成外壳保护全钒液流电池。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，将温度缓冲材料封装或与其他材料混合后置于液流电池外部，所述温度缓冲材料为相变材料；所述相变材料包括单一相变材料和多种相变材料的混合物；所述相变材料至少包括一种相变温度在0-60℃范围内的相变材料。
2.根据权利要求1所述的一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，所述封装方式包括使用金属外壳封装相变材料和封装包裹有相变材料的微胶囊。
3.根据权利要求2所述的一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，所述微胶囊壳的材料为带微孔的无机材料或高分子材料。
4.根据权利要求1所述的一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，封装相变材料所制成的热管理装置集成到液流电池外部时，金属壳直接接触液流电池系统。
5.根据权利要求5所述的一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，不与液流电池系统接触的金属壳外部设置有空气或绝热材料层，并用绝热外壳封装。
6.根据权利要求1所述的一种应用于液流电池的热管理方法，其特征在于，将相变材料与其他材料混合后可制成热管理装置，或用于存放液流电池系统房间的建筑材料。
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