CN116154251A - 一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式，涉及液流电池技术领域，包括两个并排设置的电堆架，两个电堆架之间设有正极液分配管、负极液分配管、正极液汇集管和负极液汇集管，电堆架从上至下依次设有若干个电堆，若干个电堆上均设有盘管；正极液分配管和负极液分配管均通过盘管与位于电堆架下部的电堆连接，正极液汇集管和负极液汇集管均通过盘管与位于电堆架上部的电堆连接；电堆上设有电堆连接管。本发明的液流电池的排布方式使得电堆液路更均匀的分布到每组电堆里面；本发明的液流电池的排布方式有助于电堆内产生气体的气泡排出；本发明的液流电池的排布方式减少了电堆的漏电电流和旁路电流，提升了电堆安全性。

Description

一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体涉及一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式。

背景技术

随着液流电池的发展和广泛使用，电池的功率越来越大，电堆的规模也越来越大，旁路电流对液流电池效率和性能的影响越来越重要。液流电池电堆通常由多个单电池串联形成，通过统一管道输送电解液，各个电池之间的电解液输送管道是连通的，连通的通道形成旁路回路。在电池间电势差的作用下，通道内离子做定向移动形成旁路电流。旁路电流不仅会造成电能损失，效率下降，还会引起电极内电势的变化和离子浓度分布不均，从而加速副反应的发生，降低电池的性能和寿命。因此，研究如何降低旁路电流的影响具有重要意义。

在现有技术中，为降低旁路电流的影响，目前主要是通过增加管道长度，减小管道横截面积的方式来增大旁路电阻，从而降低旁路电流，但这会增大管道的流动阻力，增大泵功，也会降低效率；

申请号为201210276050.3的中国发明专利提出了一种液流电池堆，包括液流单电池、正极端压板、负极端压板、紧固件，多个液流单电池上下叠加并通过紧固件固定设置在正极端压板和负极端压板之间组成电堆，所述的液流单电池包括双极板，以及夹设在双极板之间的膜电极组件，所述的双极板上设有流体进出孔，双极板包括板框和板框的内框内设置的导电板，所述的电堆四角分别设有电解液进出总管，各电解液进出总管分别通过电解液进出支管连接各液流单电池的流体进出孔，电解液通过设置在电堆外的电解液进出总管和电解液进出支管流进电堆参与电化学反应。该专利虽然也公开了在电堆外设置公共电解液分配管，但是并未提出液路管的交叉排布方式，进而不能减少旁路电流。因此，亟需提供一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种用于减少旁路电流的液流电池及其排布方式。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种用于减少旁路电流的液流电池，包括两个并排设置的电堆架，两个所述电堆架之间设有正极液分配管、负极液分配管、正极液汇集管和负极液汇集管，所述电堆架从上至下依次设有若干个电堆，所述若干个电堆上均设有盘管；正极液分配管和负极液分配管均通过盘管与位于所述电堆架下部的电堆连接，正极液汇集管和负极液汇集管均通过盘管与位于所述电堆架上部的电堆连接；所述电堆上设有电堆连接管，所述电堆连接管用于连接两个电堆。

作为优选，所述电堆外侧设有两个电堆连接管，所述电堆连接管用于将上下相隔三个电堆的两个电堆连接；盘管、电堆和连接管依次连接，形成回路。

作为优选，同一个所述电堆外侧设置的两个电堆连接管呈X型交叉设置。

作为优选，盘管为弯曲状结构，包括但不限于U型结构。

作为优选，所述正极液分配管、负极液分配管、正极液汇集管和负极液汇集管的管道口径均大于电堆连接管的管道口径。

作为优选，电堆之间设有缝隙，所述缝隙用于设置盘管。

作为优选，所述电堆连接管和盘管均采用柔性塑料管。

一种用于减少旁路电流的液流电池的排布方式，同一所述电堆架上的若干个电堆从上至下依次进行管道排布连接，位于所述电堆架上部的两个电堆之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架下部的两个电堆之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架上部的电堆与位于所述电堆架下部的电堆之间液路串联。

作为优选，所述电堆架上从上至下依次设有八个电堆，其中第一个电堆与第五个电堆之间液路串联，第二个电堆与第六个电堆之间液路串联，第三个电堆与第七个电堆之间液路串联，第四个电堆与第八个电堆之间液路串联。

作为优选，正极液分配管和负极液分配管均位于两个所述电堆架之间的下部，正极液汇集管和负极液汇集管均位于两个所述电堆架之间的上部。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的正极液分配管、负极液分配管、正极液汇集管和负极液汇集管均设置大口径管道，形成大空腔，使电解液均匀的分布到各个电堆中。

本发明的电堆连接管使用柔性塑料管，具有耐腐蚀、耐温、耐压的特性；

本发明的电堆连接管使用管径较小的柔性塑料管，管道横截面积越小，流体通过管道的速度越快，流体与管道壁的摩擦力越大，电阻也就越大，因此电解液经过时，能够增大旁路电阻，减少旁路电流；

本发明的电堆连接管进行长距离管道排布，使电解液可以进行长距离的流动，利用电阻，减少旁路电流；

本发明的盘管使用U型连接，可以使电解液经过时阻力减少，使其可以均匀分布流动；盘管连接管采用的盘管方式可以减少管路的流动阻力，减少泵的功率。

本发明的液流电池的排布方式使得流场的流动分布均匀，让电堆液路更均匀的分布到每组电堆里面；

本发明的液流电池的排布方式有助于电堆内产生气体的气泡排出；

本发明的液流电池的排布方式更容易让电堆的旁路电流和漏电电流降低到安全值，提升了电堆安全性，同时减少管路的流动阻力和电解液的流动压降；

本发明的液流电池采用电堆架，其结构较为稳定，保证电堆在运行过程中长期受压，不会因热胀冷缩而造成电堆接触内阻的变化；

本发明中电堆连接管的管道连接方式选用易连接方式，降低了施工和加工难度；

本发明中电堆之间设有缝隙，所述缝隙用于设置盘管，且能够更容易进行电堆的电路部分串并联的之间的连线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的整体结构示意图；

图2是本发明一实施例的结构正视示意图；

图3是本发明一实施例的结构侧视示意图；

图4是本发明一实施例的结构俯视示意图。

图中：1、正极液分配管，2、负极液分配管，3、正极液汇集管，4、负极液汇集管，5、盘管，6、电堆，7、电堆连接管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-4，为本发明一种用于减少旁路电流的液流电池的实施例，在该实施例中，包括两个并排设置的电堆架，两个所述电堆架之间设有正极液分配管1、负极液分配管2、正极液汇集管3和负极液汇集管4，所述电堆架从上至下依次设有若干个电堆6，所述若干个电堆6上均设有盘管5；正极液分配管1和负极液分配管2均通过盘管5与位于所述电堆架下部的电堆6连接，正极液汇集管3和负极液汇集管4均通过盘管5与位于所述电堆架上部的电堆6连接；所述电堆6上设有电堆连接管7，所述电堆连接管7用于连接两个电堆6。液流电池采用电堆架，其结构较为稳定，保证电堆在运行过程中长期受压，不会因热胀冷缩而造成电堆接触内阻的变化。

本实施例中，所述电堆6外侧设有两个电堆连接管7，所述电堆连接管7用于将上下相隔三个电堆6的两个电堆6连接；盘管5、电堆6和连接管7依次连接，形成回路。

本实施例中，同一个所述电堆6外侧设置的两个电堆连接管7呈X型交叉设置。电堆连接管7的管道连接方式选用易连接方式，降低施工和加工难度。

本实施例中，盘管5为弯曲状结构，包括但不限于U型结构。盘管5采用U型结构，可以使电解液经过时阻力减少，使其可以均匀分布流动。

本实施例中，所述正极液分配管1、负极液分配管2、正极液汇集管3和负极液汇集管4的管道口径均大于电堆连接管7的管道口径。正极液分配管1、负极液分配管2、正极液汇集管3和负极液汇集管4均设置大口径管道，形成大空腔，使电解液均匀的分布到各个电堆6中；电堆连接管使用管径较小的柔性塑料管，电解液经过时，增大旁路电阻，减少旁路电流。

本实施例中，电堆6之间设有缝隙，所述缝隙用于设置盘管5。通过设置电堆6之间的缝隙，能够更容易进行电堆6的电路部分串并联的之间的连线。

本实施例中，所述电堆连接管7和盘管5均采用柔性塑料管。电堆连接管7和盘管5使用柔性塑料管，具有耐腐蚀、耐温、耐压的特性。

一种用于减少旁路电流的液流电池的排布方式，同一所述电堆架上的至少八个电堆6从上至下依次进行管道排布连接，位于所述电堆架上部的两个电堆6之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架下部的两个电堆6之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架上部的电堆6与位于所述电堆架下部的电堆6之间液路串联。使得流场的流动分布均匀，让电堆液路更均匀的分布到每组电堆里面；有助于电堆内产生气体的气泡排出；更容易让电堆的旁路电流和漏电电流降低到安全值，同时减少管路的流动阻力和电解液的流动压降；减少了电堆的漏电电流和旁路电流，提升了电堆安全性。

本实施例中，所述电堆架上从上至下依次设有八个电堆6，其中第一个电堆6与第五个电堆6之间液路串联，第二个电堆6与第六个电堆6之间液路串联，第三个电堆6与第七个电堆6之间液路串联，第四个电堆6与第八个电堆6之间液路串联。用于使电堆连接管7进行长距离管道排布，使电解液可以进行长距离的流动，利用电阻，减少旁路电流。

本实施例中，正极液分配管1和负极液分配管2均位于两个所述电堆架之间的下部，正极液汇集管3和负极液汇集管4均位于两个所述电堆架之间的上部。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于减少旁路电流的液流电池，其特征在于，包括两个并排设置的电堆架，两个所述电堆架之间设有正极液分配管(1)、负极液分配管(2)、正极液汇集管(3)和负极液汇集管(4)，所述电堆架从上至下依次设有若干个电堆(6)，所述若干个电堆(6)上均设有盘管(5)；正极液分配管(1)和负极液分配管(2)均通过盘管(5)与位于所述电堆架下部的电堆(6)连接，正极液汇集管(3)和负极液汇集管(4)均通过盘管(5)与位于所述电堆架上部的电堆(6)连接；所述电堆(6)上设有电堆连接管(7)，所述电堆连接管(7)用于连接两个电堆(6)；

所述电堆(6)外侧设有两个电堆连接管(7)，所述电堆连接管(7)用于将上下相隔三个电堆(6)的两个电堆(6)连接；盘管(5)、电堆(6)和连接管(7)依次连接，形成回路；

同一个所述电堆(6)外侧设置的两个电堆连接管(7)呈X型交叉设置。

2.根据权利要求1所述的用于减少旁路电流的液流电池，其特征在于，盘管(5)为弯曲状结构，包括但不限于U型结构。

3.根据权利要求2所述的用于减少旁路电流的液流电池，其特征在于，所述正极液分配管(1)、负极液分配管(2)、正极液汇集管(3)和负极液汇集管(4)的管道口径均大于电堆连接管(7)的管道口径。

4.根据权利要求3所述的用于减少旁路电流的液流电池，其特征在于，电堆(6)之间设有缝隙，所述缝隙用于设置盘管(5)。

5.根据权利要求4所述的用于减少旁路电流的液流电池，其特征在于，所述电堆连接管(7)和盘管(5)均采用柔性塑料管。

6.一种如权利要求1-5任一所述的用于减少旁路电流的液流电池的排布方式，其特征在于，同一所述电堆架上的若干个电堆(6)从上至下依次进行管道排布连接，位于所述电堆架上部的两个电堆(6)之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架下部的两个电堆(6)之间电路串联且液路并联；位于所述电堆架上部的电堆(6)与位于所述电堆架下部的电堆(6)之间液路串联。

7.根据权利要求6所述的用于减少旁路电流的液流电池的排布方式，其特征在于，所述电堆架上从上至下依次设有八个电堆(6)，其中第一个电堆(6)与第五个电堆(6)之间液路串联，第二个电堆(6)与第六个电堆(6)之间液路串联，第三个电堆(6)与第七个电堆(6)之间液路串联，第四个电堆(6)与第八个电堆(6)之间液路串联。

8.根据权利要求7所述的用于减少旁路电流的液流电池的排布方式，其特征在于，正极液分配管(1)和负极液分配管(2)均位于两个所述电堆架之间的下部，正极液汇集管(3)和负极液汇集管(4)均位于两个所述电堆架之间的上部。

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