CN213340450U - 一种液流电池气泡断流器 - Google Patents

Abstract

一种液流电池气泡断流器，从下向上依次包括气液混合段，气泡移动段、气泡破裂段和气液分离器接口；气液混合段上设置有电解液进口和气体进口，电解液和气体在气液混合段内混合形成气泡，进入气泡移动段向上移动；气泡移动段和气泡破裂段之间设置有大气泡破裂网，用于将大气泡转变为小气泡，混合在电解液中；气泡破裂段后部连接有气液分离器接口。采用自下而上的结构易于使电解液充满管路且产生符合要求的大气泡，阻隔电解液，从而可以消除旁路电流带来的损耗。采用大气泡破裂网方式，将大气泡转为小气泡，避免了气锤和水锤效应的影响。气液分离器接口上接有气液分离器，在电解液进入电堆前，清除气泡，防止气泡进入电堆，对电堆性能造成影响。

Description

一种液流电池气泡断流器

技术领域

本实用新型属于液流电池领域，涉及一种消除液流电池系统旁路电流的液流电池气泡断流器。

背景技术

随着人类社会的发展与进步，社会一直提倡使用绿色能源，从而减少化石能源的依赖，减轻环境的污染。目前，风能、太阳能是主要的可再生能源，太阳能光伏发电以及风力发电机装机容量越来越高。这些能源的收集由于受到外界的各种因素导致电力输出的不稳定和不连续，这类不稳定的电力输出会对电网影响较大。因此在电网系统中需要通过加入储能设备来实现削峰填谷，实现电力稳定输出。

液流电池系统是储能设备中的一种，液流电池系统以其启动速度快，充放电响应迅速，运行安全可靠，过载过放能力强，以及液流电池系统输出功率和储存容量的因素相互独立等优点而被视为大规模储能领域最为理想的储能技术。但液流电池系统结构复杂，所需要解决的问题也很多。其中，旁路电流一直是影响液流电池效率的因素之一。

液流电池电堆是由很多单片电池组装而成，且液流电池系统中往往需要多个电堆组合从而达到所需求的功率，而电解液则需要通过公共流道来分配。电堆内部的电势差将会引起公共流道中电解液离子的定向移动，从而会产生旁路电流。旁路电流的存在会增加充放电过程中的电荷损失，降低电池的效率，以及产生一些副反应。因此，解决旁路电流带来的损失变得尤为重要。目前解决此问题的方法主要包括：(1) 在电堆进、出电解液口处加入盘管，通过增加管道长度来增加电解液的电阻，此方法较为简易，但会占据较多的空间，不利于系统的布局以及增加管道流阻，提高的泵损；(2) 通过机械装置，例如，转轮、旋转阀将电解液间歇流动，机械装置很难做到绝对的密封，降低旁路电流效果不明显；(3) 以气隙将流动的电解液上下游分离，这种方式结构复杂，稳定性较差；(4) 通过气泡隔断电解液，此种方法存在增加流体的阻力，增加泵的损耗，控制气泡难度以及管道振动等一系列问题。

尽管气泡隔断电解液的方法存在诸多问题，但气泡方法可以完全隔绝电解液，降低旁路电流的效果较好。

发明内容

本实用新型目的在于针对以上气泡方法的缺点，提供一种能够降低旁路电流，提高系统效率的液流电池气泡断流器。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种液流电池气泡断流器，其特征在于：从下向上依次包括气液混合段，气泡移动段、气泡破裂段和气液分离器接口；所述气液混合段上设置有电解液进口和气体进口，电解液和气体在所述气液混合段内混合形成气泡，进入所述气泡移动段向上移动；所述气泡移动段和气泡破裂段之间设置有大气泡破裂网，用于将大气泡转变为小气泡，混合在电解液中；所述气泡破裂段后部连接有气液分离器接口。采用自下而上的结构易于使电解液充满管路且产生符合要求的大气泡，阻隔电解液，从而可以消除旁路电流带来的损耗。采用大气泡破裂网方式，将大气泡转为小气泡，避免了气锤和水锤效应的影响。气液分离器接口上接有气液分离器，在电解液进入电堆前，清除气泡，防止气泡进入电堆，对电堆性能造成影响。

优选的：所述电解液进口水平设置，所述气体进口由下至上，垂直于水平方向设置。该结构使得在气泡移动段易于形成充满管道的大气泡，使电解液不再连续。

优选的：所述气体进口内径小于等于电解液进口内径；所述气泡移动段内气泡移动轨迹和所述气泡破裂段内气泡移动轨迹均为四分之一圆。所述电解液进口和气体进口内径大小为3-100mm；所述气泡移动段半径R为10-5000mm；所述气泡破裂段半径r大小为50-2000mm。气泡移动段和气泡破裂段采用四分之一圆结构，通过控制半径大小，从而控制气泡个数，达到减少流阻作用。

进一步的：所述气体进口处连接电磁阀门，控制进气的闭合。通过间歇性的进气形成相互间断的大气泡。

进一步的：所述气泡断流器材质为耐电解液腐蚀、耐电化学腐蚀的绝缘材料。

本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型结构简易，易于加工，采用大气泡破裂网方式，将大气泡转为小气泡，避免了气锤和水锤效应的影响，降低电解液流动阻力，以及循环泵的能耗；

（2）本实用新型采用电解液水平进液，气体由下（重力相反方向）进气的方式，结合气泡移动段的流道结构，易于使电解液充满管路且产生符合要求的大气泡，阻隔电解液可以消除旁路电流带来的损耗；

（3）本实用新型通过改变气泡移动段轨迹半径大小控制管道内的大气泡数量，从而有效降低流阻，减少能耗。

（4）本实用新型结构紧凑，节约系统空间，解决了使用盘管造成的集成困难，流阻过大的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型工作原理示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种液流电池气泡断流器装置，从下向上依次包括气液混合段3，气泡移动段4、气泡破裂段5和气液分离器接口6。气液混合段3上设置有电解液进口1和气体进口2，电解液和气体在气液混合段3内混合形成大气泡7，进入气泡移动段4向上移动；气泡移动段4和气泡破裂段4之间设置有大气泡破裂网9，用于将大气泡7转变为小气泡8，混合在电解液中。气泡破裂段5后部连接气液分离器接口6

电解液进口1方向为水平方向，气体进口2方向由下至上，垂直于水平方向。气体进口2的内径大小小于等于电解液进口1内径大小，电解液进口1内径大小为3-100mm，气体进口2的内径大小为3-100mm。如图2所示，气泡移动段4气泡移动轨迹为四分之一圆，半径R大小为100-5000mm；气泡破裂段5气泡移动轨迹为四分之一圆，半径r大小为50-2000mm；气泡移动段4和气泡破裂段5之间的大气泡破裂网9，可以有效将气泡移动段4的大气泡7变为混合电解液中的小气泡8，大气泡7需完全贴合管壁，隔绝电解液。气液分离器接口6处安装气液分离器的作用是在电解液进入电堆前，清除气泡，防止气泡进入电堆，对电堆性能造成影响。

其中在气体进口2处连接电磁阀门，控制进气的闭合，具体开合时间间隔需要考虑大气泡7在管路中的个数以及管道中的移动时间。气体的流速需要通过加压泵或氢气循环泵实现，气体的流速需要根据电解液进口1处的流速以及气体进口2尺寸大小而定。通过加压泵控制气体流速，电磁阀门控制气道的闭合，在气泡移动段4形成充满管道的大气泡7，使电解液不再连续。

气体的提供可以使用外加气罐，气罐中的气体主要为惰性气体，如氮气和氩气等。亦可使用储罐中副反应气体，副反应气体主要成分为氢气，可以节约气体成本，且氢气不会对电解液造成影响。

本实用新型的材料均为绝缘材料，耐电解液腐蚀，耐电化学腐蚀。

Claims (6)

1.一种液流电池气泡断流器，其特征在于：从下向上依次包括气液混合段，气泡移动段、气泡破裂段和气液分离器接口；所述气液混合段上设置有电解液进口和气体进口，电解液和气体在所述气液混合段内混合形成气泡，进入所述气泡移动段向上移动；所述气泡移动段和气泡破裂段之间设置有大气泡破裂网，用于将大气泡转变为小气泡，混合在电解液中；所述气泡破裂段后部连接所述气液分离器接口。

2.如权利要求1所述的液流电池气泡断流器，其特征在于：所述电解液进口水平设置，所述气体进口由下至上，垂直于水平方向设置。

3.如权利要求1或2所述的液流电池气泡断流器，其特征在于：所述气体进口内径小于等于电解液进口内径；所述气泡移动段内气泡移动轨迹和所述气泡破裂段内气泡移动轨迹均为四分之一圆。

4.如权利要求3所述的液流电池气泡断流器，其特征在于：所述电解液进口和气体进口内径大小为3-100mm；所述气泡移动段半径R为10-5000mm；所述气泡破裂段半径r大小为50-2000mm。

5.如权利要求1或2所述的液流电池气泡断流器，其特征在于：所述气体进口处连接电磁阀门，控制进气的闭合。

6.如权利要求1或2所述的液流电池气泡断流器，其特征在于：所述气泡断流器材质为耐电解液腐蚀、耐电化学腐蚀的绝缘材料。

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