CN114497654A - 一种液路电流阻断器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液路电流阻断器，包括液流管，所述液流管竖直放置且从下往上依次分为进气段、阻气段、分气段，所述进气段设有气泡生成装置，所述阻气段设有气泡阻断装置，所述分气段设有气液分离装置，所述气泡生成装置设有进气管和进气调节阀，进气管通过充气口连接外部充气设备，所述气液分离装置的顶部设有出气口，出气口设有出气阀且连接进气管，本发明结构简单，易于加工，采用分流的方式，用少量较小的气泡达到更好的阻断效果，减少了旁路电流带来的损耗；同时避免了水锤和震动现象；实现液路电流阻断的同时可减短管道长度，节省空间和成本，降低系统运行损耗和设备成本。

Description

一种液路电流阻断器

技术领域

本发明涉及液流电池的技术领域，具体涉及一种液路电流阻断器。

背景技术

液流电池具安全、长寿命、低度电成本、响应速度块、可大电流快速充放电、运行过程中无污染物排放等特点。在风能、太阳能等可再生能源发电并网、电网削峰填谷等规模化储能系统应用方面展示了优势。充放电效率是电池的关键指标，旁路电流是影响液流电池系统效率的重要因素之一。

液流电池系统管路中的电解液存在旁路电流。电池停机时，可通过关闭液流阀门来切断旁路电流。而在电池运行过程中，在不影响液体流动的情况下减少旁路电流较困难，通常的解决方法是增加旁路电流的电阻，如增加管道长度，但这样增加了系统的占用空间，增加了液流电池管路系统的复杂性和投资成本，提高了后期的维护难度。也有通过气泡阻断电解液的方法来减少和防止管路中的旁路电流，此种方法可节省材料和空间，方法相对经济，但此种方法需要产生大量气泡，增加液体阻力和泵损，产生气流和震动，电解液进入电堆前需完全消除液体中的气泡，而如何运用创新的设计实现利用气泡达到最好的阻断效果仍需研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种液路电流阻断器，在仅使用少量气泡的情况下，有效地消除液流电池系统旁路电流，大幅度提高系统效率，解决了上述背景中提出的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种液路电流阻断器，包括液流管，所述液流管竖直放置且从下往上依次分为进气段、阻气段、分气段，所述进气段设有气泡生成装置，所述阻气段设有气泡阻断装置，所述分气段设有气液分离装置，所述气泡生成装置设有进气管和进气调节阀，进气管通过充气口连接外部充气设备，所述气液分离装置的顶部设有出气口，出气口设有出气阀且连接进气管。

作为优选，所述气泡生成装置包括设于进气段内部呈喇叭状的进液口，所述进液口的顶部设有扇叶固定支架，扇叶固定支架上设有水平方向的扇叶，所述进气管连接进液口。

作为优选，所述进气段的直径大于阻气段的直径，且在连接处设有逐渐缩小的收口，使液流从进气段进入阻气段时形成挤压，从而增加液流速度，使气泡快速上浮。

作为优选，所述气泡阻断装置包括设于阻气段内部的气泡阻断器。

作为优选，所述气泡阻断器内部均匀分布有竖直方向的气泡支流管，气泡阻断器的入口处设有导流部，使气泡支流管的入口形成喇叭状的导流口。

作为优选，所述气泡支流管的横截面积之和略大于阻气段入口处的管道横截面，避免气泡阻断器内部流体阻力的增加。

作为优选，所述气液分离装置包括设于分气段外部的液流箱，液流箱底部一侧设有出液口。

作为优选，所述分气段从液流箱的底部伸入液流箱且连接处密封，分气段的高度不低于液流箱高度的二分之一，不高于液流箱高度三分之二，液流箱具有足够的容积对液流进行缓冲，保证液体进入流出达到一个平衡的状态；同时，分气段和液流箱都实现气液分离的功能，分气段和液流段高度的设置，便于保证分气段和液流箱内气泡有足够的分离时间和空间，确保由出液口流到管道里的液体中不再含有气泡。

本发明提供了一种液路电流阻断器，具备以下有益效果：喇叭状的进液口增加液流对扇叶的冲击力，使扇叶转动从而将上浮的气泡被有效并均匀的打散，同时使小气泡被均匀的分配到各个气泡支流管中，达到完全的阻断效果，导流部阻隔了大气泡的进入并将大气泡破坏形成小气泡，导流口方便小气泡进入避免堆积，小气泡进入气泡支流管中，形成液体-气体-液体的流体结构，在保证液体通路的同时阻断液体的导电性，达到阻断液体中电子和带电离子的导通，从而阻隔液流电池流体通路上的旁路电流；本发明结构简单，易于加工，采用分流的方式，用少量较小的气泡达到更好的阻断效果，减少了旁路电流带来的损耗；同时避免了水锤和震动现象；实现液路电流阻断的同时可减短管道长度，节省空间和成本，降低系统运行损耗，从而降低了液流电池系统建设的复杂程度和投资成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中气泡阻断器的结构示意图；

图3为本发明中气泡阻断器的截面示意图；

图4为本发明在液流电池系统中安装位置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图3所示，一种液路电流阻断器，包括液流管1，所述液流管1竖直放置且从下往上依次分为进气段101、阻气段102、分气段103，所述进气段101设有气泡生成装置2，所述阻气段102设有气泡阻断装置3，所述分气段103设有气液分离装置4，所述气泡生成装置2设有进气管9和进气调节阀8，进气管9通过充气口7连接外部充气设备，所述气液分离装置4的顶部设有出气口5，出气口5设有出气阀6且连接进气管9，所述气泡生成装置2包括设于进气段101内部呈喇叭状的进液口201，所述进液口201的顶部设有扇叶固定支架202，扇叶固定支架202上设有水平方向的扇叶203，所述进气管9连接进液口201，所述进气段101的直径大于阻气段102的直径，且在连接处设有逐渐缩小的收口10，所述气泡阻断装置3包括设于阻气段102内部的气泡阻断器301，所述气泡阻断器301内部均匀分布有竖直方向的气泡支流管302，气泡阻断器301的入口处设有导流部303，使气泡支流管302的入口形成喇叭状的导流口304，所述气泡支流管302的横截面积之和略大于阻气段102入口处的管道横截面，所述气液分离装置4包括设于分气段103外部的液流箱401，液流箱401底部一侧设有出液口402，所述分气段103从液流箱401的底部伸入液流箱401且连接处密封，分气段103的高度不低于液流箱401高度的二分之一，不高于液流箱401高度三分之二。

对充气口7进行充气，气体从进气管9进入进液口201产生气泡，液流冲击扇叶203使扇叶203转动从而将上浮的气泡被有效并均匀的打散，同时使小气泡被均匀的分配到各个气泡支流管中，达到完全的阻断效果，导流部阻隔了大气泡的进入并将大气泡破坏形成小气泡，导流口方便小气泡进入避免堆积，液流经过气泡阻断器301后在分气段103重新汇流并进入液流箱401，其中的气泡上浮从出气口5排出并重新进入进气管9再次利用，液流箱401内的液流从出液口402流出，控制进气调节阀8和出气阀6可调节气体流量大小，通过设定气泡支流管302的数量、长度以及管径大小，可调节气泡支流管302内部气泡数量和大小，从而调节阻断电阻，以实现不同的需求。

如图4所示，图中10为本发明所述的液路电流阻断器，11为电堆，12为泵，13为储液罐，将液路电流阻断器10安装在每个电堆11的主进/出液管路上，从而进行电解液中旁路电流的阻断作用。

实例，液路出入口DN25，使用流量120/130 L/min，扬程8.6/11.6 m的泵，接入液路电流阻断器入口，使用胜利数字万用表VC97测量液路出口和入口之间的电阻值，进出口的电阻对比结果如下：

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 (7)

1.一种液路电流阻断器，包括液流管，其特征在于：所述液流管竖直放置且从下往上依次分为进气段、阻气段、分气段，所述进气段设有气泡生成装置，所述阻气段设有气泡阻断装置，所述分气段设有气液分离装置，所述气泡生成装置设有进气管和进气调节阀，进气管通过充气口连接外部充气设备，所述气液分离装置的顶部设有出气口，出气口设有出气阀且连接进气管；

所述的气泡生成装置包括设于进气段内部呈喇叭状的进液口，所述进液口的顶部设有扇叶固定支架，扇叶固定支架上设有水平方向的扇叶，所述进气管连接进液口。

2.根据权利要求1所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述进气段的直径大于阻气段的直径，且在连接处设有逐渐缩小的收口。

3.根据权利要求1所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述气泡阻断装置包括设于阻气段内部的气泡阻断器。

4.根据权利要求3所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述气泡阻断器内部均匀分布有竖直方向的气泡支流管，气泡阻断器的入口处设有导流部，使气泡支流管的入口形成喇叭状的导流口。

5.根据权利要求4所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述气泡支流管的横截面积之和略大于阻气段入口处的管道横截面。

6.根据权利要求1所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述气液分离装置包括设于分气段外部的液流箱，液流箱底部一侧设有出液口。

7.根据权利要求6所述的一种液路电流阻断器，其特征在于：所述分气段从液流箱的底部伸入液流箱且连接处密封，分气段的高度不低于液流箱高度的二分之一，不高于液流箱高度三分之二。

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