CN117096408B - 一种液流储能电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液流储能电池结构，包括电堆组件，所述电堆组件包括电堆罐，所述电堆罐顶部通过螺栓组可拆卸安装有密封板，所述电堆罐内壁固定连接有内置架，所述内置架围成空间内设有与密封板下表面紧密贴合的结合件，用于外部离子传导膜的放置，本发明涉及电化学储能技术领域。该一种液流储能电池结构，能够有效地解决现有技术中，离子传导膜材料不仅具有高导电率、高离子交换率、良好的耐腐蚀性、较高的机械强度等特点，而且还可以隔离正、负极电解液防止产生互串造成内部短路，但是传统的离子传导膜更换或维护时，都需要先将储存罐中的电解液吸出，由于储存罐的体积过大，电解液的转移存储一直是难以解决的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种液流储能电池结构。
背景技术
液流电池是一种电能与化学能可逆转换的能量存储系统。液流电池的正、负极电解液储存罐是完全独立分离放置在堆栈外部的，通过两个循环动力泵将正、负极电解液通过管道泵入液流电池堆栈中并持续发生电化学反应，通过将化学能与电能进行相互转换作用来完成电能的储存和释放。
在电极之间的是离子导电膜，其保持两种电解质不混合，同时允许电荷携带离子（例如H+、Cl-）的传输来维系电中性和电解质平衡。现有的离子传导膜材料应该具有高导电率、高离子交换率、良好的耐腐蚀性、较高的机械强度等特点，还用于隔离正、负极电解液防止产生互串造成内部短路，但是现有的离子传导膜更换或维护时，都需要先将储存罐中的电解液吸出，由于储存罐的体积过大，电解液的转移存储一直是难以解决的问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种液流储能电池结构，能够有效地解决现有技术中，离子传导膜材料不仅具有高导电率、高离子交换率、良好的耐腐蚀性、较高的机械强度等特点，而且还可以隔离正、负极电解液防止产生互串造成内部短路，但是传统的离子传导膜更换或维护时，都需要先将储存罐中的电解液吸出，由于储存罐的体积过大，电解液的转移存储一直是难以解决的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供一种液流储能电池结构，包括：
电堆组件，所述电堆组件包括电堆罐，所述电堆罐顶部通过螺栓组可拆卸安装有密封板，所述电堆罐内壁固定连接有内置架，所述内置架围成空间内设有与密封板下表面紧密贴合的结合件，用于外部离子传导膜的放置；
存储供给组件，所述存储供给组件包括机架，所述机架上表面与电堆罐底部固定连接，所述机架靠近电堆罐一侧通过安装架固定连接有储存罐，所述储存罐底部通过液流管与电堆罐底部固定连通，所述储存罐顶部通过液流管固定连通有循环泵，所述循环泵远离储存罐一侧通过液流管与电堆罐顶部固定连通。
进一步地，所述内置架为一体式成型空心设计，且该内置架内部分别开设有半圆孔和方孔。
进一步地，所述结合件包括结合框，所述结合框外表面与内置架内壁滑动连接，所述结合框顶部和底部均开设有内嵌槽，所述内嵌槽内壁嵌套有密封垫。
进一步地，所述结合框通过开设在其侧面的限位槽紧密贴合有密封框，所述密封框设有两个并以外部离子传导膜为中心对称分布，所述密封框内部通过螺钉与结合框内部螺纹连接。
进一步地，所述结合框侧面固定连接有与半圆孔内壁滑动连接的半圆板，所述半圆板内壁紧密贴合有密封管，所述密封管内部设有与密封板下表面紧密贴合的光滑杆。
进一步地，所述结合框侧面固定连接有与方孔内壁相贴近的弯板，所述弯板通过开设在其外侧的卡槽紧密贴合有密封条，相邻所述弯板之间设置有若干组支架，且该支架端面与结合框侧面固定连接。
进一步地，所述支架内部转动连接有调节杆，所述调节杆底端与电堆罐内壁底部转动连接，所述调节杆顶端贯穿密封板延伸至外部，相邻所述支架之间设置有与调节杆圆周外表面固定连接的旋转板，所述弯板外表面开设有与旋转板相适配的凹槽。
进一步地，所述电堆罐内壁固定连接有密封槽，所述密封槽设有两组并以内置架为中心对称分布。
本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明设置有密封板和密封槽，借助螺丝刀拧下密封板内部螺栓组并取下，密封槽设有两组并以内置架为中心对称分布，每组密封槽设有两个，先使用两个隔板分别插入远离结合件的两个密封槽中，接着利用水泵分别抽取两个隔板之间的电解液并存储起来，由于两个隔板围成的空间远远小于电堆罐本体中的电解液，只需抽取少量的电解液即可，进而解决现有的离子传导膜更换或维护时，都需要先将电堆罐中的电解液吸出，电堆罐的体积过大，电解液无法转移存储的问题。与此同时，为避免两个隔板外表面存在渗析电解液的情况，需要将另外两个隔板分别再插入靠近结合件的两个密封槽中，相邻隔板之间围成一个缓冲空间，用于避免电解液的渗析。
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获得其他的附图。
图1为本发明实施例立体的结构示意图；
图2为本发明实施例电堆组件立体的结构示意图；
图3为本发明实施例电堆罐立体局部剖面的结构示意图；
图4为本发明实施例结合件和电堆罐立体分离的结构示意图；
图5为本发明实施例图4中A处局部放大的结构示意图；
图6为本发明实施例结合框、密封垫、密封管以及密封条立体分离的结构示意图；
图7为本发明实施例结合框、离子传导膜以及密封框立体分离的结构示意图；
图8为本发明实施例图7中B处局部放大的结构示意图；
图9为本发明实施例结合框局部立体的结构示意图；
图10为本发明实施例结合件局部立体的结构示意图。
图中的标号分别代表：1、电堆组件；11、电堆罐；12、密封板；13、内置架；131、半圆孔；132、方孔；14、结合件；141、结合框；1411、内嵌槽；1412、限位槽；142、密封垫；143、密封框；144、半圆板；1441、密封管；1442、光滑杆；145、弯板；1451、密封条；1452、支架；1453、调节杆；1454、旋转板；1455、凹槽；15、密封槽；2、存储供给组件；21、机架；22、储存罐；23、循环泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
请参阅图1-图10，本发明提供一种技术方案：一种液流储能电池结构，包括：
电堆组件1，电堆组件1包括电堆罐11，电堆罐11顶部通过螺栓组可拆卸安装有密封板12，电堆罐11内壁固定连接有内置架13，内置架13围成空间内设有与密封板12下表面紧密贴合的结合件14，用于外部离子传导膜的放置；
存储供给组件2，存储供给组件2包括机架21，机架21上表面与电堆罐11底部固定连接，机架21靠近电堆罐11一侧通过安装架固定连接有储存罐22，储存罐22底部通过液流管与电堆罐11底部固定连通，储存罐22顶部通过液流管固定连通有循环泵23，循环泵23远离储存罐22一侧通过液流管与电堆罐11顶部固定连通。
内置架13为一体式成型空心设计，且该内置架13内部分别开设有半圆孔131和方孔132。
结合件14包括结合框141，结合框141外表面与内置架13内壁滑动连接，结合框141顶部和底部均开设有内嵌槽1411，内嵌槽1411内壁嵌套有密封垫142。
结合框141通过开设在其侧面的限位槽1412紧密贴合有密封框143，密封框143设有两个并以外部离子传导膜为中心对称分布，密封框143内部通过螺钉与结合框141内部螺纹连接，拧出密封框143上的螺钉，密封框143脱离限位槽1412，密封框143对离子传导膜的限位消失，离子传导膜两侧均设有密封框143，密封框143主要用于离子传导膜的密封和限位固定。
结合框141侧面固定连接有与半圆孔131内壁滑动连接的半圆板144，半圆板144内壁紧密贴合有密封管1441，密封管1441内部设有与密封板12下表面紧密贴合的光滑杆1442，可将光滑杆1442依次插入密封管1441中，光滑杆1442的挤压力会造成密封管1441发生弹性形变，使其紧密贴合在半圆孔131内壁上，并对二者装配间隙进行密封，用于结合框141的侧面密封。
结合框141侧面固定连接有与方孔132内壁相贴近的弯板145，弯板145通过开设在其外侧的卡槽紧密贴合有密封条1451，相邻弯板145之间设置有若干组支架1452，且该支架1452端面与结合框141侧面固定连接。
支架1452内部转动连接有调节杆1453，调节杆1453底端与电堆罐11内壁底部转动连接，调节杆1453顶端贯穿密封板12延伸至外部，相邻支架1452之间设置有与调节杆1453圆周外表面固定连接的旋转板1454，弯板145外表面开设有与旋转板1454相适配的凹槽1455，凹槽1455可用于防止旋转板1454的复位。
电堆罐11内壁固定连接有密封槽15，密封槽15设有两组并以内置架13为中心对称分布，每组密封槽15设有两个，先使用两个隔板分别插入远离结合件14的两个密封槽15中，利用水泵分别抽取两个隔板之间的电解液并存储起来，由于两个隔板围成的空间远远小于电堆罐11本体中的电解液，只需抽取少量的电解液即可，同时需要将另外两个隔板分别再插入靠近结合件14的两个密封槽15中，相邻隔板之间围成一个缓冲空间，用于避免电解液的渗析。
参考图1-图10，液流电池的正、负极电解液储存罐是完全独立分离放置在堆栈外部的，通过两个循环动力泵将正、负极电解液通过管道泵入液流电池堆栈中并持续发生电化学反应，通过将化学能与电能进行相互转换作用来完成电能的储存和释放。现有的离子传导膜材料应该具有高导电率、高离子交换率、良好的耐腐蚀性、较高的机械强度等特点，还用于隔离正、负极电解液防止产生互串造成内部短路，但是现有的离子传导膜更换或维护时，都需要先将储存罐中的电解液吸出，由于储存罐的体积过大，电解液的转移存储一直是难以解决的问题；
为了克服上述存在的缺陷，对此本发明设计一种液流储能电池结构。
结合件14和离子传导膜的取出：
首先手动拔出滑动安装在调节杆1453顶端的横杆（校正至初始安装位置），然后螺丝刀拧下密封板12内部螺栓组并取下，随后再依次取出光滑杆1442（顶部设有拉环），此时密封板12解除对密封垫142的压紧，含有离子传导膜的结合件14进而可在内置架13内自由滑动，为避免离子传导膜两侧的电解液混合，在取出结合件14之前，需要利用外部隔板来替代离子传导膜。
使用方式：由于电堆罐11内壁固定连接有密封槽15，密封槽15设有两组并以内置架13为中心对称分布，每组密封槽15设有两个，先使用两个隔板分别插入远离结合件14的两个密封槽15中（隔板和密封槽15之间密封滑动），接着利用水泵分别抽取两个隔板之间的电解液并存储起来，由于两个隔板围成的空间远远小于电堆罐11本体中的电解液，只需抽取少量的电解液即可，进而解决现有的离子传导膜更换或维护时，都需要先将电堆罐11中的电解液吸出，由于电堆罐11的体积过大，电解液无法转移存储的问题。与此同时，为避免两个隔板外表面存在渗析电解液的情况，需要将另外两个隔板分别再插入靠近结合件14的两个密封槽15中，相邻隔板之间围成一个缓冲空间，用于避免电解液的渗析。
离子传导膜的更换与维修：
含有离子传导膜的结合件14沿内置架13内滑动取出后，使用螺丝刀拧出密封框143上的螺钉，密封框143脱离限位槽1412，密封框143对离子传导膜的限位消失，离子传导膜两侧均设有密封框143，密封框143主要用于离子传导膜的密封和限位固定，在离子传导膜更换或维修完毕后，再次利用密封框143对其进行夹紧和密封，使结合框141、离子传导膜以及密封框143结合成一个整体。
结合件14和离子传导膜的快速安装：
在离子传导膜更换或维修完毕后，结合件14上的密封件也需进行更换，包括内嵌槽1411内的密封垫142（用于结合框141的上下密封）、半圆板144内的密封管1441、弯板145内的密封条1451。为了便捷结合件14在内置架13内快速滑动，通常结合框141外表面与内置架13内壁之间都会预留一定的装配间隙（初始时，半圆板144内的密封管1441脱离半圆孔131内壁，弯板145内的密封条1451脱离方孔132内壁），但是装配间隙会影响整体密封性，长期使用后，造成电堆罐11中正、负极电解液的互串。对此本发明利用半圆板144内的密封管1441、弯板145内的密封条1451，改变其物理形态来克服上述存在的缺陷。
具体的，先将含有离子传导膜的结合件14沿着内置架13内壁向下滑动，直至结合框141下方的密封垫142紧密贴合内置架13内壁底部（结合件14整体压紧下方的密封垫142），接着将光滑杆1442依次插入密封管1441中，光滑杆1442的挤压力会造成密封管1441发生弹性形变，使其紧密贴合在半圆孔131内壁上，并对二者装配间隙进行密封，用于结合框141的侧面密封，接着抽出密封槽15中的隔板，并将之前抽出的电解液分别导出电堆罐11内，盖上密封板12拧紧螺栓组（密封板12和调节杆1453之间通过密封环密封转动安装），密封板12的下表面紧紧压合在密封垫142上方，上下的密封垫142均受力发生弹性形变，紧紧封死结合件14和内置架13围成的空间，同时密封板12的下表面抵紧光滑杆1442顶端对其进行固定。
其中，弯板145和调节杆1453设计优点：
优点一，在密封板12密封后，将调节杆1453顶端的横杆插入，然后手动旋转横杆，带动调节杆1453旋转90°，带动旋转板1454旋转90°，在旋转板1454转动的过程中，旋转板1454会对弯板145产生向外的推力，弯板145发生弹性形变，两个弯板145向外展开紧密贴合在方孔132内壁上，利用弯板145对结合框141进行加固支撑，使弯板145、结合框141、内置架13结合成一个整体，避免工作过程中，结合框141发生振动影响密封，与此同时，旋转板1454卡入凹槽1455中并保持平衡，凹槽1455可用于防止旋转板1454的复位。
优点二，弯板145挤压密封条1451紧密贴合在方孔132内壁上，进行双层密封，配合密封管1441，极大加固结合框141的侧边密封性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种液流储能电池结构，其特征在于，包括：
电堆组件（1），所述电堆组件（1）包括电堆罐（11），所述电堆罐（11）顶部通过螺栓组可拆卸安装有密封板（12），所述电堆罐（11）内壁固定连接有内置架（13），所述内置架（13）围成空间内设有与密封板（12）下表面紧密贴合的结合件（14），用于外部离子传导膜的放置；
存储供给组件（2），所述存储供给组件（2）包括机架（21），所述机架（21）上表面与电堆罐（11）底部固定连接，所述机架（21）靠近电堆罐（11）一侧通过安装架固定连接有储存罐（22），所述储存罐（22）底部通过液流管与电堆罐（11）底部固定连通，所述储存罐（22）顶部通过液流管固定连通有循环泵（23），所述循环泵（23）远离储存罐（22）一侧通过液流管与电堆罐（11）顶部固定连通；
其中，所述内置架（13）为一体式成型空心设计，且该内置架（13）内部分别开设有半圆孔（131）和方孔（132），所述结合件（14）包括结合框（141），所述结合框（141）外表面与内置架（13）内壁滑动连接，所述结合框（141）侧面固定连接有与半圆孔（131）内壁滑动连接的半圆板（144），所述半圆板（144）内壁紧密贴合有密封管（1441），所述密封管（1441）内部设有与密封板（12）下表面紧密贴合的光滑杆（1442），所述结合框（141）侧面固定连接有与方孔（132）内壁相贴近的弯板（145），所述弯板（145）通过开设在其外侧的卡槽紧密贴合有密封条（1451），相邻所述弯板（145）之间设置有若干组支架（1452），且该支架（1452）端面与结合框（141）侧面固定连接，所述支架（1452）内部转动连接有调节杆（1453），所述调节杆（1453）底端与电堆罐（11）内壁底部转动连接，所述调节杆（1453）顶端贯穿密封板（12）延伸至外部，相邻所述支架（1452）之间设置有与调节杆（1453）圆周外表面固定连接的旋转板（1454），所述弯板（145）外表面开设有与旋转板（1454）相适配的凹槽（1455），所述电堆罐（11）内壁固定连接有密封槽（15），所述密封槽（15）设有两组并以内置架（13）为中心对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种液流储能电池结构，其特征在于：所述结合框（141）顶部和底部均开设有内嵌槽（1411），所述内嵌槽（1411）内壁嵌套有密封垫（142）。
3.根据权利要求1所述的一种液流储能电池结构，其特征在于：所述结合框（141）通过开设在其侧面的限位槽（1412）紧密贴合有密封框（143），所述密封框（143）设有两个并以外部离子传导膜为中心对称分布，所述密封框（143）内部通过螺钉与结合框（141）内部螺纹连接。
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