CN113809442A - 一种液流电池发电机系统 - Google Patents

一种液流电池发电机系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113809442A
CN113809442A CN202111106652.XA CN202111106652A CN113809442A CN 113809442 A CN113809442 A CN 113809442A CN 202111106652 A CN202111106652 A CN 202111106652A CN 113809442 A CN113809442 A CN 113809442A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
zinc
generator system
flow battery
battery stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202111106652.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张钦国
童哲铭
童水光
程浙武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202111106652.XA priority Critical patent/CN113809442A/zh
Publication of CN113809442A publication Critical patent/CN113809442A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/04477—Concentration; Density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0693—Treatment of the electrolyte residue, e.g. reconcentrating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液流电池发电机系统，包括锌空气电池堆、锂电池堆、控制机构、储液箱、泵、电解液补液箱、旋风磁力分离器、晶粒收集瓶；控制机构包括数据采集器和控制器；磁力旋风分离器设置于锌空气电池堆与储液箱之间的通路上，被配置为能够用于分离电解液中产生的氢氧化铝颗粒；晶粒收集瓶被配置为能够回收电解液中产生的氢氧化铝颗粒。本发明增加了快速加热系统，由锂电池堆进行供电，采用微波加热板和加热棒共同加热；本发明系统中，还能够对电解液进行磁力分离净化，实时监测电解液的离子浓度并补充。

Description

一种液流电池发电机系统
技术领域
本发明具体涉及一种液流电池发电机系统。
背景技术
液流电池是由Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术，是一种新的蓄电池。液流电池由点堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。
液流电池通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，正极发生氧化反应使活性物质价态升高，负极发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和(或)负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。
液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。氧化还原液流电池是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电。
现有技术中，液流电池发电机具有一些缺点，比如液流电池无法在低温下工作，而且电解液无法保持一定的离子浓度。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种液流电池发电机系统。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种液流电池发电机系统，包括锌空气电池堆、锂电池堆、控制机构、储液箱、泵、电解液补液箱、旋风磁力分离器、晶粒收集瓶；控制机构包括数据采集器和控制器；磁力旋风分离器设置于锌空气电池堆与储液箱之间的通路上，被配置为能够用于分离电解液中产生的氢氧化铝颗粒；晶粒收集瓶被配置为能够回收电解液中产生的氢氧化铝颗粒。
进一步地，在储液箱内部设有加热器，用于给电解液加热。
进一步地，锌空气电池堆的两侧安装有微波加热板，用于在低温下加热。
进一步地，在泵与锌空气电池堆之间设有散热器，被配置为能够用于在夏季高温时为电解液散热。
进一步地，在锌空气电池堆与储液箱之间设置有安全阀与温度传感器，安全阀与温度传感器与旋风磁力分离器并联。
进一步地，锌空气电池堆与电解液之间设置有减压阀。
进一步地，锌空气电池堆与电解液之间设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器被配置为能够检测管道中电解液的离子浓度。
进一步地，锌空气电池堆、电解液补液箱、泵、储液箱依次通过管道相连接，用于将电解液传输至锌空气电池堆内部。
进一步地，数据采集器与温度传感器连接，能够采集温度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据温度数据得到电解液的温度，判断是否需要给电解液加热或者散热。
进一步地，数据采集器与离子浓度传感器连接，能够采集离子浓度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据电解液的离子浓度，判断是否需要补充电解液。
本发明的有益效果是：
(1)本发明增加了快速加热系统，由锂电池堆进行供电，采用微波加热板和加热棒共同加热；其中，加热棒主要是给电解液加热，放置在储液箱内部；微波加热棒安装在锌空气电池堆的两侧，主要给锌片快速加热。
(2)本发明系统中，能够对电解液进行磁力分离净化，实时监测电解液的离子浓度并补充。
(3)本发明能够对液流电池堆快速进行加热，保证液流电池在低温下快速冷启动并提高发电效率。
(4)本发明磁力旋风分离器设置于锌空气电池堆与储液箱之间的通路上，被配置为能够用于分离电解液中产生的氢氧化铝颗粒；晶粒收集瓶被配置为能够回收电解液中产生的氢氧化铝颗粒；这样能够保证电解液的纯度。
附图说明
图1是本发明液流电池发电机系统的示意图；图中，实线表示管道连接，虚线表示电连接。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本发明的详细说明，不应视为对本发明的限定。
如图1所示，一种液流电池发电机系统，包括锌空气电池堆、锂电池堆、控制机构、储液箱、泵、电解液补液箱、旋风磁力分离器、晶粒收集瓶；锌空气电池堆与锂电池堆连接，锂电池堆与控制机构连接，控制机构与储液箱连接，储液箱与泵连接，电解液补液箱与锌空气电池堆连接，锌空气电池堆还与旋风磁力分离器连接，旋风磁力分离器与晶粒收集瓶连接，旋风磁力分离器还与储液箱连接。本申请中，采用锌空气电池堆，比其他液流电池功率密度更高。
在一些优选的方式中，在储液箱内部设有加热器，用于给电解液加热，避免低温对电解液、锌空气电池堆的影响。在一些实施方式中，加热器为加热棒，加热棒被放置在储液箱内部，主要是给电解液加热。
在一些优选的方式中，磁力旋风分离器设置于锌空气电池堆与储液箱之间的通路上，被配置为能够用于分离电解液中产生的氢氧化铝颗粒，氢氧化铝颗粒可以被回收。晶粒收集瓶被配置为能够回收电解液中产生的氢氧化铝颗粒。
在一些优选的方式中，锌空气电池堆的两侧安装有微波加热板，用于在低温下加热，给锌空气电池的内部(阴极和阳极)进行开机时的快速加热和停机后的保温。
在一些优选的方式中，在泵与锌空气电池堆之间设有散热器，被配置为能够用于在夏季高温时为电解液散热。所述散热器可以为风扇。
在一些优选的方式中，在锌空气电池堆(即液流电池堆)与储液箱之间设置有安全阀与温度传感器，安全阀与温度传感器与旋风磁力分离器并联。当旋风分离器堵塞后可以将电解液通过安全阀(单向阀)直接流回储液箱。温度传感器能够检测电解液的温度。
在一些优选的方式中，锌空气电池堆与电解液之间设置有减压阀；减压阀能够起到减压的作用，防止高压对锌空气电池堆内部造成的冲击。
在一些优选的方式中，锌空气电池堆与电解液之间设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器可以检测管道中的电解液中的离子浓度。
在一些优选的方式中，锌空气电池堆、电解液补液箱、泵、储液箱依次通过管道相连接，用于将电解液传输至锌空气电池堆内部。在一些优选的方式中，锌空气电池堆、旋风磁力分离器、储液箱依次通过管道相连接。
在一些优选的方式中，如图1所示，控制机构包括数据采集器和控制器，数据采集器分别与温度传感器、离子浓度传感器连接，能够采集温度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据温度数据得到电解液的温度，判断是否需要给电解液加热或者散热，控制锂电池堆的放电量大小。
在一些优选的方式中，控制器分别与锂电池堆、加热器、微波加热板、补液箱的单向阀、散热器直接或者简接连接，控制器根据温度的变化控制以上部件，进而实现控制电解液的温度以及补充电解液，使电解液达到一定的浓度范围。
具体地，温度传感器检测电解液的温度，并将其反馈给控制机构，控制器控制锂电池堆的放电量。当温度高于0摄氏度后，锂电池堆停止放电。当检测到电解液的温度超过60摄氏度后，控制器给风扇供电，使风扇工作，进行冷却电解液。
具体地，温度低于0摄氏度则一直放电，按照最大功率放电。当温度高于0摄氏度后，锂电池堆停止放电。
在一些优选的方式中，数据采集器与离子浓度传感器连接，能够采集离子浓度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据电解液的离子浓度，判断是否需要补充电解液。
具体地，当离子浓度传感器检测到氢氧化钾的浓度低于6mol/L时，控制器控制补液箱的单向阀打开，进行氢氧化钾的补充。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种液流电池发电机系统，其特征是，包括锌空气电池堆、锂电池堆、控制机构、储液箱、泵、电解液补液箱、旋风磁力分离器、晶粒收集瓶；控制机构包括数据采集器和控制器；磁力旋风分离器设置于锌空气电池堆与储液箱之间的通路上，被配置为能够用于分离电解液中产生的氢氧化铝颗粒；晶粒收集瓶被配置为能够回收电解液中产生的氢氧化铝颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，在储液箱内部设有加热器，用于给电解液加热。
3.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，锌空气电池堆的两侧安装有微波加热板，用于在低温下加热。
4.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，在泵与锌空气电池堆之间设有散热器，被配置为能够用于在夏季高温时为电解液散热。
5.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，在锌空气电池堆与储液箱之间设置有安全阀与温度传感器，安全阀与温度传感器与旋风磁力分离器并联。
6.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，锌空气电池堆与电解液之间设置有减压阀。
7.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，锌空气电池堆与电解液之间设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器被配置为能够检测管道中电解液的离子浓度。
8.根据权利要求1所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，锌空气电池堆、电解液补液箱、泵、储液箱依次通过管道相连接，用于将电解液传输至锌空气电池堆内部。
9.根据权利要求5所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，数据采集器与温度传感器连接，能够采集温度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据温度数据得到电解液的温度，判断是否需要给电解液加热或者散热。
10.根据权利要求7所述的一种液流电池发电机系统，其特征是，数据采集器与离子浓度传感器连接，能够采集离子浓度传感器数据，并将这些传感器数据传输至控制器，控制器根据电解液的离子浓度，判断是否需要补充电解液。
CN202111106652.XA 2021-09-22 2021-09-22 一种液流电池发电机系统 Withdrawn CN113809442A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111106652.XA CN113809442A (zh) 2021-09-22 2021-09-22 一种液流电池发电机系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111106652.XA CN113809442A (zh) 2021-09-22 2021-09-22 一种液流电池发电机系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113809442A true CN113809442A (zh) 2021-12-17

Family

ID=78939811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111106652.XA Withdrawn CN113809442A (zh) 2021-09-22 2021-09-22 一种液流电池发电机系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113809442A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60154472A (ja) * 1984-01-25 1985-08-14 Toshiba Corp 燃料電池
CN103296338A (zh) * 2013-06-20 2013-09-11 北京西区码头商贸有限公司 一种铝空气燃料电池系统
CN106654464A (zh) * 2017-03-14 2017-05-10 哈尔滨工业大学 一种基于水力旋流作用的铝空气电池电解液循环系统
CN209691859U (zh) * 2019-04-19 2019-11-26 湖北中钒储能科技有限公司 一种全钒液流电池电解液的恒温控制装置
CN209880755U (zh) * 2019-05-20 2019-12-31 广西师范大学 一种船用铝空气电池—锂离子电池混合动力系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60154472A (ja) * 1984-01-25 1985-08-14 Toshiba Corp 燃料電池
CN103296338A (zh) * 2013-06-20 2013-09-11 北京西区码头商贸有限公司 一种铝空气燃料电池系统
CN106654464A (zh) * 2017-03-14 2017-05-10 哈尔滨工业大学 一种基于水力旋流作用的铝空气电池电解液循环系统
CN209691859U (zh) * 2019-04-19 2019-11-26 湖北中钒储能科技有限公司 一种全钒液流电池电解液的恒温控制装置
CN209880755U (zh) * 2019-05-20 2019-12-31 广西师范大学 一种船用铝空气电池—锂离子电池混合动力系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101529638B (zh) 燃料电池系统
JP2008166041A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システム搭載移動体
CN102437357B (zh) 燃料电池的水平衡系统
JP2015187938A (ja) 容量回復方法および容量回復システム
CN111211337A (zh) 一种直接甲醇燃料电池系统
CN112531233A (zh) 电动车的电池保温方法
EP3345243B1 (en) Energy storage device with reduced temperature variability between cells
JP3215572U (ja) 高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール
CN203617407U (zh) 储能蓄电池
JP5786666B2 (ja) 電源システム
CN102324595B (zh) 带有热量回收利用功能的锌空动力电池系统
CN113809442A (zh) 一种液流电池发电机系统
US20230318068A1 (en) Systems configured for thermal management of battery cells
CN109713337B (zh) 直接甲醇燃料电池与锂离子电池混合输出装置和输出方法
CN103956512A (zh) 一种被动排热燃料电池堆
KR102151721B1 (ko) 이동식 에너지 가역 충방전 시스템
CN113659231A (zh) 一种恒温供电电池组系统
CN117276614B (zh) 一种以双氧水为电子能量载体的储能系统
CN221551943U (zh) 二次电池、电池包及运载工具
CN210668619U (zh) 一种轨道交通用温控电池模组
CN221861745U (zh) 一种快散热锂电池
CN220106593U (zh) 一种燃料电池保湿装置
CN221530991U (zh) 储能系统
CN221009047U (zh) 电池热管理系统及新能源汽车
CN221508247U (zh) 一种氢电能源与储氢系统耦合的动力系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20211217