CN110140250A - 氧化还原液流电池 - Google Patents
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Abstract
一种氧化还原液流电池包括电池单元、电解液箱和循环机构。所述循环机构包括：抽吸管，所述抽吸管被构造成：将所述电解液从所述电解液中的、所述抽吸管的开口端抽吸到所述电解液箱中的所述电解液的箱内液面的上方；循环泵，所述循环泵被布置在所述抽吸管的端部处；挤出管，所述挤出管从所述循环泵的排出口延续到所述电池单元；以及回路管，所述回路管从所述电池单元延续到所述电解液箱。HL1和HL2之差的绝对值大于或等于H0的0.4倍，并且HL1和HL2均小于或等于Hd，其中，H0是从电解液箱的内底表面到箱内液面的高度，HL1是从箱内液面到抽吸管的开口端的长度，HL2是在电解液的深度方向上、从箱内液面到回路管的开口端的长度，并且Hd是从箱内液面到所述回路管的最高段的中心的距离，所述最高段位于所述回路管的最高位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化还原液流电池。
背景技术
专利文献1公开了一种氧化还原液流电池，该氧化还原液流电池包括电池单元、电解液箱以及循环机构，所述电池单元被构造成在其本身与电力系统之间进行充电和放电，所述电解液箱被构造成存储供应至电池单元的电解液，所述循环机构被布置在电池单元和电解液箱之间，并且被构造成循环电解液。所述循环机构包括：循环泵、从电解液箱延续至循环泵的管道、从循环泵延续至电池单元的管道以及从电池单元延续至电解液的管道。循环泵被布置在电解液箱的一侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2012-164530
发明内容
根据本公开的氧化还原液流电池包括：电池单元；电解液箱，所述电解液箱被构造成存储供应至电池单元的电解液；以及循环机构，所述循环机构被布置在电池单元和电解液箱之间，并且被构造成循环电解液。循环机构包括：抽吸管，所述抽吸管被构造成：将电解液从所述电解液中的、抽吸管的开口端抽吸到电解液箱中的电解液的箱内液面的上方；循环泵，所述循环泵被布置在抽吸管的端部处；挤出管，所述挤出管从循环泵的排出口延续至电池单元；以及回路管，所述回路管从电池单元延续至电解液箱。HL1和HL2之差的绝对值大于或等于H0的0.4倍，并且HL1和HL2均小于或等于Hd，其中，H0是从电解液箱的内底表面到箱内液面的高度，HL1是从箱内液面到抽吸管的开口端的长度，HL2是在电解液的深度方向上、从箱内液面到回路管的开口端的长度，并且Hd是从箱内液面到回路管的最高段的中心的距离，所述最高段位于回路管的最高位置。如果回路管的开口端位于箱内液面的上方，则HL1和HL2之差为HL1。
附图说明
[图1]图1示出了氧化还原液流电池的工作原理。
[图2]图2是氧化还原液流电池的示意图。
[图3]图3是电池单元堆的示意图。
[图4]图4是根据第一实施例的氧化还原液流电池的示意图。
[图5]图5是包括在根据第一实施例的氧化还原液流电池中的循环机构的示意图。
[图6]图6是包括在根据第二实施例的氧化还原液流电池中的循环机构的示意图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
在传统的氧化还原液流电池中，循环泵被布置在电解液箱的一侧，以在电解液箱中循环电解液。这意味着，如果从电解液箱延续至循环泵的管道损坏，则电解液箱中的大部分电解液可能会泄漏。
因此，本公开的目的是提供一种氧化还原液流电池，即使从电解液箱延续至循环泵的管道损坏，该氧化还原液流电池也能防止电解液从电解液箱泄漏。
[本申请发明的实施例的描述]
鉴于上述问题，本发明人研究了用于将电解液抽吸到电解液箱的上方的构造。抽吸电解液的构造趋于增加将电解液抽吸到循环泵的抽吸高度(也称为实际抽吸压头)和将电解液从循环泵推升的高度(实际推升压头)。随着实际抽吸压头与实际推升压头的总和增加，需要增加循环泵的泵功率。
对于氧化还原液流电池而言，还需要考虑电解液箱中的电解液的利用率。氧化还原液流电池使用包含在电解液中的活性物质离子的化合价变化来进行充电和放电。因此，如果用于抽吸电解液的抽吸管的开口端的高度等于用于使电解液回流到电解液箱的回路管的开口端的高度，则不太可能形成电解液的对流，并且这难以有效地使用电解液箱中的活性物质。为了增加电解液的利用率，可以通过在抽吸管的开口端的高度与回路管的开口端的高度之间产生差值来促进电解液箱中的电解液的对流。然而，随着抽吸管和回路管的长度增加，与管和电解液之间的摩擦相关的压力损失也增加，这导致循环泵所需的泵功率增加。
本发明人还研究了用于抽吸电解液的结构，并且发现：通过限定实际压头与抽吸管和回路管的长度之间的关系，能够减小包括在循环机构中的循环泵的尺寸，并减小操作氧化还原液流电池所需的电力消耗。下面列出和描述了本申请的发明的实施例。
<1>根据实施例的氧化还原液流电池包括：电池单元；电解液箱，所述电解液箱被构造成存储供应至电池单元的电解液；以及循环机构，所述循环机构被布置在电池单元和电解液箱之间，并且被构造成循环电解液。循环机构包括：抽吸管，所述抽吸管被构造成：将电解液从所述电解液中的、抽吸管的开口端抽吸到电解液箱中的电解液的箱内液面的上方；循环泵，所述循环泵被布置在抽吸管的端部处；挤出管，所述挤出管从循环泵的排出口延续至电池单元；以及回路管，所述回路管从电池单元延续至电解液箱。HL1和HL2之差的绝对值大于或等于H0的0.4倍，并且HL1和HL2均小于或等于Hd，其中H0是从电解液箱的内底表面到箱内液面的高度，HL1是从箱内液面到抽吸管的开口端的长度，HL2是在电解液箱的深度方向上、从箱内液面到回路管的开口端的长度，并且Hd是从箱内液面到回路管的最高段的中心的距离，该最高段位于回路管的最高位置。如果回水管的开口端位于箱内液面的上方，则HL1和HL2之差为HL1。
当电解液从电解液箱循环到电池单元时，电解液被抽吸到箱内液面的上方。通过这样的结构，即使从电解液箱延续到循环泵的抽吸管损坏，电解液也不太可能从电解液箱泄漏出来。这是因为抽吸管的损坏破坏了抽吸管的气密性，并且允许重力使得抽吸管中的电解液回流到电解液箱。
当HL1和HL2之差较小时，不太可能形成电解液箱中的电解液的对流，并且未充分利用电解液箱中的电解液。结果，即使当电解液箱具有较大容量时，仍难以实现改进氧化还原液流电池的小时率容量的效果。另一方面，当HL1和HL2之差大于或等于H0的0.4倍时，即，当满足|HL1-HL2|≥0.4H0时，从回路管的开口端到抽吸管的开口端的距离较长。这有助于在电解液中形成大对流，并且改进了电解液箱中的电解液的利用率。注意到，如果回路管的开口端位于箱内液面的上方，则HL2被定义为零(HL2＝0)，并且这将使HL1≈0.4H0。
如上所述，抽吸电解液的构造趋于增加从箱内液面到回路管的在位于最高位置的最高段的中心的距离Hd，并且这导致循环泵的泵功率增加。为了减小泵功率的增加，重要的是，在不减小电解液的利用率的情况下减小抽吸管和回路管中的摩擦损失。具体地，通过使HL1和HL2均小于或等于Hd，用于抽吸和循环电解液的循环泵的泵功率可以保持较低。这能够减小用于操作氧化还原液流电池的电力消耗，并实现氧化还原液流电池的有效操作。
<2>在根据该实施例的氧化还原液流电池的一方面，HS可以小于或等于Hd的0.4倍，其中，HS是从箱内液面到循环泵的抽吸口的中心的高度。
为了抽吸电解液，有必要考虑循环泵所需的净正抽吸压头(NPSHr)以及考虑抽吸情况的净正抽吸压头(NPSHa)。NPSHr是通过将避免由气蚀引起的泵效率降低所需的最小抽吸压力转换为电解液水平(高度)(m)所获得的值。NPSHr是独立于液体性质等的泵特定值。相比之下，NPSHa是考虑抽吸情况的压头。NPSHa是表示在电解液的抽吸期间对抗气蚀的裕度的值，并且可以通过以下等式确定。为了避免气蚀，需要满足NPSHr<NPSHa：
NPSHa(m)＝[(PA-PV)×106/p·g]-HS-Hfs
其中，
PA是在电解液箱中的箱内液面处施加的绝对压力(MPa)；
PV是与循环泵的抽吸口处的温度对应的电解液的蒸汽压(MPa)；
p是电解液密度(kg/m3)；
g是重力加速度(9.8m/s2)；
HS是从电解液箱中的箱内液面到循环泵的抽吸口的中心的高度(m)；并且
Hfs是抽吸管中的压头损失(m)。
注意，例如，可以通过下面描述的达西-威斯巴赫方程来确定Hfs：
压头损失h(m)＝α·λ·(L/d)·(v2/2g)
其中，
α是安全系数(例如1.3)；
λ是管摩擦系数；
L为管长或管的等效长度(m)；
d为管内径(m)；并且
v是电解液流速(m/s)。
如上述导出公式所表示的，NPSHa具有物理限制，并且如果HS(实际抽吸压头)过高，则可能不满足NPSHr<NPSHa。因此，优选的是，实际抽吸压头HS与实际压头Hd之比小于或等于40％。
<3>在根据该实施例的氧化还原液流电池的另一方面中，循环泵可以是具有泵主体的自吸泵，泵主体包括叶轮和被构造成使叶轮旋转的驱动单元，并且泵主体可以被布置在箱内液面的上方。
上述构造有助于循环泵的维护。这是因为，通过停止循环泵以用于维护循环泵，抽吸管中的电解液回流到电解液箱，并且这节省了从电解液中取出叶轮的麻烦。然而，取决于循环泵的类型，叶轮可以被布置在电解液中，而驱动单元被布置在电解液的箱内液面的上方。这种循环泵的维护涉及从电解液中取出叶轮的麻烦。当叶轮被取出时，电解液可能会飞溅。
<4>在根据该实施例的氧化还原液流电池的一个方面中，泵主体被布置在箱内液面的上方，循环泵可以设置有起动箱，所述起动箱被布置在泵主体和抽吸管之间。
在具有起动箱的构造中，利用循环泵抽吸起动箱中的电解液降低了起动箱中的气相压力，并将电解液箱中的电解液抽吸到起动箱中。利用这种构造，储存在电解液箱中的电解液的初始抽吸仅涉及将电解液倒入起动箱中并操作循环泵。因而，容易地进行初始抽吸操作。在没有起动箱的构造中，电解液在制备完成之前不能被抽吸，该制备涉及以电解液填注循环泵和抽吸管的麻烦。
<5>在根据该实施例的氧化还原液流电池的另一方面中，其中，泵主体被布置在箱内液面的上方，氧化还原液流电池可包括电池单元室，所述电池单元室被布置在电解液箱的上表面上，并且在其中含有电池单元，并且泵主体可以被布置在电池单元室中。
利用这种构造，即使电解液在泵主体附近泄漏，泄漏的电解液也可以容易地保持在电池单元室的内部。这有助于处理泄漏的电解液并提高处理的安全性。
[本申请的发明的实施例的细节]
现在将描述根据本发明的氧化还原液流电池的实施例。注意，本申请的发明不限于实施例中所述构造，而是由权利要求限定。因此，所有落在与权利要求等同的意义和范围内的变型都旨在被权利要求所涵盖。
<第一实施例>
在描述根据实施例的氧化还原液流电池之前，将基于图1至图3描述氧化还原液流电池(以下称为RF电池1)的基本构造。
<<RF电池的基本构造>>
RF电池是一种电解液型循环蓄电池，其例如用于存储由诸如太阳能光伏能或风能此类新能源产生的电力。基于图1描述RF电池1的工作原理。RF电池1使用包括在正极电解液中的活性物质离子(图1中为钒离子)与包括在负极电解液中的活性物质离子(图1中为钒离子)之间的氧化还原电位差来进行充电与放电。RF电池1通过电力变换器91连接到电力系统9中的变电设备90，并且在其本身与电力系统9之间进行充电和放电。当电力系统9是执行交流电力传输的电力系统时，电力变换器91是交流/直流转换器。当电力系统是执行直流电力传输的电力系统时，电力转换器91是直流/直流转换器。RF电池1包括电池单元100，所述电池单元100通过允许氢离子通过的隔膜101而被分成正极电极电池单元102和负极电极电池单元103。
正极电极电池单元102包括正极电极104。存储正极电解液的正极电解液箱106通过导管108和110连接到正极电极电池单元102。导管108设置有循环泵112。这些部件106，108，110和112形成循环正极电解液的正极电解液循环机构100P。类似地，负极电极电池单元103包括负极电极105。存储负极电解液的负极电解液箱107通过导管109和111连接到负极电极电池单元103。导管109设置有循环泵113。这些部件107，109，111和113形成循环负极电解液的负极电解液循环机构100N。在充电和放电期间，存储在电解液箱106和107中的电解液通过循环泵112和113在电池单元102和103中循环。当没有发生充电或放电时，循环泵112和113处于静止状态，并且电解液不循环。
[电池单元堆]
电池单元100通常形成在被称为电池单元堆200的结构的内部，例如图2和图3中所例示。电池单元堆200通过如下方式形成：利用两侧上的两个端板210和220来夹持被称为子堆200s(参见图3)的层状结构，然后利用紧固机构230紧固所得结构。图3所例示的构造使用不止一个子堆200s。
通过将多组电池单元框架120、正极电极104、隔膜101以及负极电极105分层堆叠，并将所得的层状体夹在供给/排出板190之间来形成子堆200s(参见图3的下部；未在图2中示出)。
电池单元框架120包括框架主体122，所述框架主体122具有贯通窗口和被构造用以闭合该贯通窗口的双极板121。也就是说，框架主体122支撑双极板121的外周。可以例如通过如下方式制造电池单元框架120：以使框架主体122与双极板121的外周一体形成的方式形成框架主体122。可替代地，电池单元框架120可以通过如下方式制造：制备具有沿着贯通窗口的外边缘的薄部的框架主体122和独立于框架主体122制造的双极板121，然后将双极板121的外周装配进框架主体122的薄部中。正极电极104以与电池单元框架120的双极板121的一侧接触的方式设置，并且负极电极105以与电池单元框架120的双极板121的另一侧接触的方式设置。在这种构造中，电池单元100形成在装配到相邻电池单元框架120中的双极板121之间。
利用形成在每个电池单元框架120中的液体排出歧管125和126以及液体供应歧管123和124，从而通过供应/排出板190(参见图3)将电解液循环到电池单元100中。正极电解液从液体供应歧管123通过形成在电池单元框架120的一侧(即，附图的外侧)上的入口狭缝123s(参见由实线表示的弯曲部)供应到正极电极104，并且通过在电池单元框架120的上部形成的出口狭缝125s(参见由实线表示的弯曲部)排出到液体排出歧管125中。类似地，负极电解液从液体供应歧管124通过形成在电池单元框架120的另一侧上的(即，附图的内侧)入口狭缝124s(参见由虚线表示的弯曲部分)供应到负极电极105，并且通过在电池单元框架120的上部形成的出口狭缝126s(参见由虚线表示的弯曲部分)排出到液体排出歧管126中。在相邻的电池单元框架120之间设置环形密封构件127，诸如O形环或平垫圈，这防止从子堆200s泄漏电解液。
[电解液]
电解液可以含有钒离子作为正极活性物质和负极活性物质，或者可以分别含有锰离子和钛离子作为正极活性物质和负极活性物质。也可以使用已知组成的其它电解液。
<<根据实施例的RF电池>>
基于上述RF电池1的基本构造，将基于图4和图5描述根据实施例的RF电池1。图4是RF电池1的示意图，图5是示出了RF电池1的正极电解液循环机构100P及其相邻区域的示意图。
如图4中所示，本实施例的RF电池1的部件具有三个区段。第一区段是电池单元室2，该电池单元室2中容纳电池单元堆200，该电池单元堆包括电池单元100和循环机构100P和100N。在本示例中，电池单元室2由集装箱形成。第二区段是用作正极电解液箱106的正极箱体集装箱。第三区段是用作负极电解液箱107的负极箱体集装箱。在本示例中，形成电池单元室2的集装箱被布置成在两个箱体集装箱上延伸。
可以使用标准集装箱(例如海运集装箱)作为形成电池单元室2和电解液箱106和107的集装箱。可以根据RF电池1的容量或输出来适当选择集装箱尺寸。例如，当RF电池1具有大(或小)容量时，电解液箱106和107可以由大(或小)集装箱形成。集装箱的示例包括符合ISO标准(例如，ISO1496-1(2013))的国际货运集装箱。通常，可以使用20英尺集装箱和40英尺集装箱，以及20英尺高立方体集装箱和高度高于20英尺和40英尺集装箱的40英尺高立方体集装箱。
在图4中所示的结构中，循环机构100P(100N)具有抽吸管5、循环泵112(113)、挤出管6以及回路管7。抽吸管5是这样的管：其开口端处位于电解液8中，并将电解液8抽吸到电解液箱106(107)的上方。挤出管6是从循环泵112(113)的排出口延续到电池单元100的管。挤出管6可以对应于图1所示的管108(109)。回路管7是从电池单元100延续至电解液箱106(107)的管。回路管7可以对应于图1中所示的管110(111)。本示例的回路管7对于电解液箱106(107)中的气相开口。回路管7优选在沿着箱中的液面的平面方向上与抽吸管5隔开。例如，回路管7和抽吸管5优选地彼此对角对置。这是因为使管5和7间隔开可促进电解液的对流。回路管7优选在沿着箱中的液面的平面方向上与抽吸管5间隔开。例如，回路管7和抽吸管5优选地相对于箱中的液面的中心对称布置。这是因为使管5和7间隔开可促进电解液的对流。
如图5中所示，循环泵112是自吸泵，其具有包括叶轮30和使叶轮30旋转的驱动单元31的泵主体3。泵主体3被布置在电池单元室2中，并且不浸入电解液8中。图4中所示的循环泵113具有与图5中所示的循环泵112相同的构造。
循环泵112设置有起动箱4，所述起动箱4被布置在泵主体3和抽吸管5之间。在具有起动箱4的构造中，利用循环泵112抽吸起动箱4中的电解液8减少了起动箱4中的气相压力，并将电解液箱106中的电解液8抽吸到起动箱4中。利用这种构造，储存在电解液箱106中的电解液8的初始抽吸仅涉及将电解液8倒入起动箱4和操作循环泵112中。因而，容易进行初始抽吸操作。在具有起动箱4的构造中，将泵主体3连接到起动箱4的管道优选设置有阀(未示出)。为了维护泵体3，在关闭阀门之后，将泵体3从循环机构100P移除。
图4中所示的RF电池1以如下的方式构造，使得电解液8被抽吸到电解液箱106(107)的上方。利用这种构造，即使从电解液箱106(107)延续至循环泵112(113)的抽吸管5损坏，电解液8也不太可能从电解液箱106(107)漏出。这是因为抽吸管5的损坏破坏了抽吸管5的气密性，并且允许重力使得抽吸管5中的电解液8返回到电解液箱106(107)。本示例的循环泵112(113)的泵主体3未浸入电解液8中，这便于循环泵112(113)的维护。这是因为通过简单地停止循环泵112(113)，抽吸管5中的电解液8将返回到电解液箱106(107)，这免去了将叶轮30(见图5)从电解液8中取出的麻烦。
在RF电池1中，泵主体3被布置在形成在电解液箱106的上方的电池单元室2中。因此，即使电解液8在泵主体3附近泄漏，泄漏的电解液8也能够容易地被保持在电池单元室2的内部。这有助于泄漏的电解液8的处理并改进处理的安全性。
在本实施例的RF电池1中，HL1和HL2之差的绝对值大于或等于H0的0.4倍，并且HL1和HL2均小于或等于Hd，其中
·H0是从电解液箱106的内底表面到电解液8的箱内液面的高度；
·HL1是从箱内液面到抽吸管5的开口端50的长度；
·HL2是在电解液8的深度方向上、从箱内液面到回路管7的开口端70的长度(在本示例中，HL2被定义为零(HL2＝0m)，其中，回路管7对于电解液箱106中的气相开口)；并且
·Hd是从箱内液面到回路管7的最高段的中心的距离，最高段位于回路管7的最高位置。
当满足HL1-HL2≥0.4H0(在本示例中，HL1≥0.4H0，其中，HL2＝0)时，从用于排出在电池单元100中循环的电解液8的回路管7的开口端70到抽吸管5的开口端50的距离较长，这有助于在电解液8中形成大对流。由此，能够改进电解液箱106中的电解液8的利用率。为了进一步改进电解液8的利用率，优选的是满足HL1-HL2≥0.6H0，甚至满足HL1-HL2≥0.8H0或HL1-HL2≥0.9H0。
抽吸电解液8的构造趋于具有较大的Hd，并且这导致循环泵112的泵功率增加。为了减小泵功率的增加，优选的是在不减小电解液8的利用率的情况下，减小抽吸管5和回路管7中的摩擦损失。具体地，优选的是使与抽吸管5的长度相关的HL1和与回路管7的长度相关的HL2小于或等于实际压头Hd，以便保持循环泵112的泵功率，以用于抽吸电解液8并使电解液8低循环。这能够减小用于操作RF电池1的电力消耗，并实现RF电池1的有效操作。
更优选的是，HS小于或等于Hd的0.4倍(HS≤0.4Hd)，其中，HS是从箱内液面到循环泵112的抽吸口32的中心的高度(实际抽吸压头)。这是因为，如上所述，NPSHa具有物理限制，并且如果HS过高，则NPSHa可能降低并且不能满足NPSHr<NPSHa。为了进一步减小NPSHa的降低，优选的是满足HS≤0.3Hd，并且更优选的是，满足HS≤0.2Hd。
<第二实施例>
在第二实施例中，基于图6描述RF电池1，其中，回路管7的浸入长度HL2大于抽吸管5的浸入长度HL1。在图6中，具有与图5中相同功能的部件由与图5中相同的附图标记表示。
在第二实施例中，满足HL2-HL1≥0.4H0促进电解液8的对流，并增加了电解液8的利用率。这是因为，抽吸管5的开口端50与回路管7的开口端之间的大高度差有助于电解液8的对流的形成。为了进一步改进电解液8的利用率，优选的是满足HL2-HL1≥0.6H0，甚至满足HL2-HL1≥0.8H0或HL2-HL1≥0.9H0。
由于抽吸电解液8的构造趋于具有较大的Hd，所以在第二实施例中，也使得HL1和HL2小于或等于Hd。
为了减小NPSHa的降低，优选的是满足HS≤0.4Hd，并且更优选的是满足HS≤0.3Hd或HS≤0.2Hd。
<计算例>
本计算例在使用NPSHr＝2m的循环泵112的第一实施例和第二实施例的构造中计算管5和7的摩擦损失以及NPSHa，并检查循环泵112的功率减小的可能性。
<<示例1>>
例1示出了图5所示第一实施例的RF电池1的计算例。用于计算的前提条件如下：
·箱内液面与位于最高位置的管段的中心之间的距离Hd＝3.0m；
·实际抽吸压头HS＝0.5m；
·电解液深度H0＝2.8m；
·抽吸管5的浸入长度HL1＝2.7m；
·电解液流量Q＝960升/分钟；并且
·抽吸管5的内径D＝0.1m。
在液体利用高度比HL1/H0≈0.96的示例1中，完全确保了电解液中的活性物质离子的利用效率。液体利用高度比是电解液的利用率的度量。在满足Hd≥HL1、HL2的示例1中，抽吸管5的压力损失压头(抽吸管损失)为0.79m，并且挤出管6和回路管7的压力损失压头为9.60m。由于电池单元堆200附近的小直径管部具有较大的压力损失压头，所以挤出管和回路管的压力损失压头大于抽吸管的压力损失压头。此外，满足HS≤0.4Hd，并且NPSHa近似等于8.71m(NPSHa≈8.71m)并且满足NPSHr<NPSHa。由此电解液可以毫无问题地循环。
<<示例2>>
示例2示出了图6中所示第二实施例的RF电池1的计算例。除了抽吸管5的浸入长度HL1为0.1m以及回路管7的浸入长度HL2为2.7m以外，本示例的前提条件与实施例1的前提条件相同。在液体利用率(HL2-HL1)/H0近似等于0.93((HL2-HL1)/H0≈0.93)的这种情况下，完全确保了电解液中的活性物质离子的利用效率。在满足Hd≥HL1、HL2的示例2中，抽吸管5的压力损失压头(抽吸管损失)为0.67m，并且挤出管6和回路管7的压力损失压头为9.73m。由于电池单元堆200附近的小直径管部具有较大的压力损失压头，所以挤出管和回路管的压力损失压头大于抽吸管的压力损失压头。此外，满足HS≤0.4Hd，并且NPSHa近似等于8.83m(NPSHa≈8.83m)并且满足NPSHr<NPSHa。由此电解液可以毫无问题地循环。
<<概述>>
如示例1和2中所述，抽吸电解液8的构造趋于在循环机构100P中具有较大的压力损失压头。特别地，在循环机构100P下游包括电池单元100的部分趋于具有非常大的压力损失压头，并且循环泵112的泵功率趋于变大。因此，通过确保液体利用高度比并且满足Hd≥HL1、HL2来减小循环泵112的泵功率是重要的。通过满足Hd≥HL1、HL2，与HL1、HL2>Hd的情况相比，可以使操作RF电池1所需的电力量更小，并且确保RF电池1的更有效的操作。
<应用>
对于新能源(例如在太阳能光伏能或风能)的发电中，根据本实施例的RF电池可以用作例如旨在使发电的输出稳定化、在存在所产生的电力的剩余量时存储电力、并且提供负载均衡的蓄电池。根据本实施例的RF电池可以安装在通用发电厂中，并且用作旨在提供针对瞬时电压降或电力失效的度量并提供负载均衡的大容量蓄电池系统。
附图标记列表
1：氧化还原液流电池(RF电池)
2：电池单元室
3：泵主体
30：叶轮，31：驱动单元，32：抽吸口，33：排出口
4：起动箱
5：抽吸管，50：开口端
6：挤出管
7：回路管，70：开口端
8：电解液
9：电力系统，90：变电设备，91：电力转换器
100：电池单元，101：隔膜，102：正极电极电池单元，103：负极电极电池单元
100P：正极电极电解液循环机构，100N：负极电极电解液循环机构
104：正极电极，105：负极电极，106：正极电解液箱
107：负极电解液箱，108、109、110、111：导管
112、113：循环泵
120：电池单元框架
121：双极板，122：框架主体
123、124：液体供应歧管，125、126：液体排出歧管
123s、124s：入口狭缝，125s、126s：出口狭缝
127：环形密封构件
200：电池单元堆
190：供应/排出板，200s：子堆
210、220：端板
230：紧固机构
Claims (5)
1.一种氧化还原液流电池，包括电池单元、电解液箱以及循环机构，所述电解液箱被构造成存储供应至所述电池单元的电解液，所述循环机构被布置在所述电池单元与所述电解液箱之间，并且被构造成循环所述电解液，
其中，所述循环机构包括：
抽吸管，所述抽吸管被构造成：将所述电解液从所述电解液中的、所述抽吸管的开口端抽吸到所述电解液箱中的所述电解液的箱内液面的上方，
循环泵，所述循环泵被布置在所述抽吸管的端部处，
挤出管，所述挤出管从所述循环泵的排出口延续至所述电池单元，以及
回路管，所述回路管从所述电池单元延续至所述电解液箱；并且
HL1和HL2之差的绝对值大于或等于H0的0.4倍，并且HL1和HL2均小于或等于Hd，其中，H0是从所述电解液箱的内底表面到所述箱内液面的高度，HL1是从所述箱内液面到所述抽吸管的开口端的长度，HL2是在所述电解液的深度方向上、从所述箱内液面到所述回路管的开口端的长度，并且Hd是从所述箱内液面到所述回路管的最高段的中心的距离，所述最高段位于所述回路管的最高位置，并且其中，如果所述回路管的所述开口端位于所述箱内液面的上方，则HL1和HL2之差为HL1。
2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其中，HS小于或等于Hd的0.4倍，其中，HS是从所述箱内液面到所述循环泵的抽吸口的中心的高度。
3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池，其中，所述循环泵是自吸泵，其具有泵主体，所述泵主体包括叶轮和被构造成旋转所述叶轮的驱动单元；
所述泵主体被布置在所述箱内液面的上方。
4.根据权利要求3所述的氧化还原液流电池，其中，所述循环泵设置有起动箱，所述起动箱被布置在所述泵主体和所述抽吸管之间。
5.根据权利要求3或4所述的氧化还原液流电池，还包括电池单元室，所述电池单元室被布置在所述电解液箱的上表面上，并且在其中容纳所述电池单元，
其中，所述泵主体被布置在所述电池单元室中。
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