CN114497654B - 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 (4)

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逐渐减小的进液口，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；

所述气泡阻断装置包括设于阻气段内部的气泡阻断器，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，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。

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。

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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