CN215933655U - 一种全钒液流电池电堆测试管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全钒液流电池电堆测试管道，通过在现有的全钒液流电池电堆测试管道上改进正负极液储罐出口活接头、增设取样阀、软管、回液阀、流量计等，解决了储罐出液口接头漏液的弊端，方便了取样操作，可以实现快速更换电堆，方便电解液调平及混液。

Description

一种全钒液流电池电堆测试管道

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池电堆技术领域，具体而言，涉及一种全钒液流电池电堆测试管道。

背景技术

如图1所示，现有的全钒液流电池电堆测试管道包括正极液储罐1、正极液储罐出口活接头2、正极Y型过滤器3、正极泵进口球阀4、正极泵5、正极压力传感器6、正极进液球阀7、正极温度传感器8、正极液储罐回液活接头90、正极出液球阀10、平衡阀11、电堆12、负极液储罐1′、负极液储罐出口活接头2′、负极Y型过滤器3′、负极泵进口球阀4′、负极泵5′、负极压力传感器6′、负极进液球阀7′、负极温度传感器8′、负极液储罐回液活接头90′和负极出液球阀10′；

正极液储罐1的出口依次经正极液储罐出口活接头2、正极Y型过滤器3、正极泵进口球阀4、正极泵5、正极进液球阀7连接电堆12的正极进口；正极液储罐1的回液口依次经正极液储罐回液活接头90和正极出液球阀10连接电堆12的正极出口；正极压力传感器6设置在正极泵5和正极进液球阀7之间的连接管道上；正极温度传感器8设置在正极液储罐回液活接头90和正极出液球阀10之间的连接管道上；

负极液储罐1′的出口依次经负极液储罐出口活接头2′、负极Y型过滤器3′、负极泵进口球阀4′、负极泵5′、负极进液球阀7′连接电堆12的负极进口；负极液储罐1′的回液口依次经负极液储罐回液活接头90′和负极出液球阀10′连接电堆12的负极出口；负极压力传感器6′设置在负极泵5′和负极进液球阀7′之间的连接管道上；负极温度传感器8′设置在负极液储罐回液活接头90′和负极出液球阀10′之间的连接管道上；

正极液储罐回液活接头90和正极出液球阀10之间的连接管道与负极液储罐回液活接头90′和负极出液球阀10′之间的连接管道还通过平衡阀11连接。

上述现有的全钒液流电池电堆测试管道在实际使用中存在如下问题：

(1)正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′密封不严，经常漏液，导致正极液储罐1和负极液储罐1′底部的金属支架被腐蚀，影响现场环境；

(2)测试运行一段时间后，需对电解液的成分进行检测分析，检测电解液价态是否发生变化。每次取样时需把正极Y型过滤器3和负极Y型过滤器3′的堵盖拧下，待完成取样后再拧紧，取样不方便，电解液容易洒落到地面；

(3)连接管道及管件采用PVC材质，采用专用密封胶粘接，粘接后管网处于刚性连接，在更换电堆12时无法对准连接管道接口位置，即使勉强对准了，也很难保证可靠的密封。

(4)测试运行一段时间后，根据检测分析数据需在线对电解液进行修复，即电解液通过正极液储罐出口活接头2、正极Y型过滤器3、正极泵进口球阀4、正极泵5、正极进液球阀7、电堆12、正极出液球阀10、平衡阀11、负极液储罐回液活接头90′流入负极液储罐1′进行混合；或通过负极液储罐出口活接头2′、负极Y型过滤器3′、负极泵进口球阀4′、负极泵5′、电堆12、负极出液球阀10′、平衡阀11、正极液储罐回液活接头90流入正极液储罐1进行混合。相互混匀后把正极液储罐1、负极液储罐1′的液位调到基本一致的液位高度，使正负极电解液恢复到初始价态。在打平衡时电解液要通过电堆后才能混合，而且要手动把储罐的回液活接头用堵板封堵才行。操作很不方便，打平衡时间长，现场容易漏液。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种全钒液流电池电堆测试管道，以解决上述现有的全钒液流电池电堆测试管道存在的技术问题。

本实用新型提供的一种全钒液流电池电堆测试管道，包括：正极液储罐、正极液储罐出口活接头、正极Y型过滤器、正极泵进口球阀、正极泵、正极压力传感器、正极进液球阀、正极温度传感器、正极罐回液阀、正极出液球阀、平衡阀、电堆、负极液储罐、负极液储罐出口活接头、负极Y型过滤器、负极泵进口球阀、负极泵、负极压力传感器、负极进液球阀、负极温度传感器、负极罐回液阀和负极出液球阀、以及正极取样阀、正极进液软管、正极回液阀、正极出液软管、负极取样阀、负极进液软管、负极回液阀和负极出液软管；

正极液储罐的出口依次经正极液储罐出口活接头、正极Y型过滤器、正极泵进口球阀、正极泵、正极进液软管、正极进液球阀连接电堆的正极进口；正极液储罐的回液口依次经正极罐回液阀、正极出液软管和正极出液球阀连接电堆的正极出口；正极泵和正极进液球阀之间的连接管道与正极罐回液阀和正极出液球阀之间的连接管道通过正极回液阀连接；正极压力传感器设置在正极泵和正极进液球阀之间的连接管道上；正极温度传感器设置在正极罐回液阀和正极出液球阀之间的连接管道上；

负极液储罐的出口依次经负极液储罐出口活接头、负极Y型过滤器、负极泵进口球阀、负极泵、负极进液软管、负极进液球阀连接电堆的负极进口；负极液储罐的回液口依次经负极罐回液阀、负极出液软管和负极出液球阀连接电堆的负极出口；负极泵和负极进液球阀之间的连接管道与负极罐回液阀和负极出液球阀之间的连接管道通过负极回液阀连接；负极压力传感器设置在负极泵和负极进液球阀之间的连接管道上；负极温度传感器设置在负极罐回液阀和负极出液球阀之间的连接管道上；

正极罐回液阀和正极出液球阀之间的连接管道与负极罐回液阀和负极出液球阀之间的连接管道还通过平衡阀连接；

正极液储罐出口活接头和负极液储罐出口活接头均包括活套接头、螺母和密封圈，并分别通过活套接头、螺母和密封圈与对应的正极液储罐和负极液储罐密封连接。

进一步的，所述活套接头设置在正极液储罐和负极液储罐的出液口的连接管道端面外壁；并且所述活套接头的端面通过密封圈分别正对接触正极液储罐和负极液储罐的出液口螺纹接头端面；所述螺母的内螺纹与出液口螺纹接头的外螺纹匹配并使活套接头的端面的一部分卡在所述螺母的端面内部。

作为优选，所述正极取样阀和负极取样阀均采用双由令活接球阀；所述双由令活接球阀靠出口侧的由令活接头作为取样活接头。

进一步的，当需要向管道内充入惰性气体时，所述取样活接头替换为充气活接头。

进一步的，所述全钒液流电池电堆测试管道还包括正极流量计和负极流量计；正极流量计设置在正极罐回液阀和正极出液球阀之间的连接管道上；负极流量计设置在负正罐回液阀和负极出液球阀之间的连接管道上。

作为优选，所述正极流量计和负极流量计均为转子流量计。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过改进正负极液储罐出口活接头、增设取样阀、软管、回液阀、流量计等，解决了储罐出液口接头漏液的弊端，方便了取样操作，可以实现快速更换电堆，方便电解液调平及混液。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有的全钒液流电池电堆测试管道的结构示意图。

图2为本实用新型的全钒液流电池电堆测试管道的结构示意图。

图3a为现有的正极液储罐出口活接头和负极液储罐出口活接头与相应的正极液储罐或负极液储罐连接的结构示意图。

图3b为本实用新型的正极液储罐出口活接头和负极液储罐出口活接头与相应的正极液储罐或负极液储罐连接的结构示意图。

图4a为本实用新型的正极取样阀和负极取样阀的结构示意图。

图4b为本实用新型中需要向管道内充入惰性气体时的正极取样阀和负极取样阀的结构示意图。

图标：1-正极液储罐、2-正极液储罐出口活接头、3-正极Y型过滤器、4-正极泵进口球阀、5-正极泵、6-正极压力传感器、7-正极进液球阀、8-正极温度传感器、9-正极罐回液阀、90-正极液储罐回液活接头、10-正极出液球阀、11-平衡阀、12-电堆、13-正极取样阀、14-正极进液软管、15-正极回液阀15、16-正极流量计、17-正极出液软管、1′-负极液储罐、2′-负极液储罐出口活接头、3′-负极Y型过滤器、4′-负极泵进口球阀、5′-负极泵、6′-负极压力传感器、7′-负极进液球阀、8′-负极温度传感器、9′-负极罐回液阀、10′-负极出液球阀、13′-负极取样阀、14′-负极进液软管、15′-负极回液阀、16′-负极流量计、17′-负极出液软管、21-活套接头、22-螺母、23-密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例提出一种全钒液流电池电堆测试管道，包括正极液储罐1、正极液储罐出口活接头2、正极Y型过滤器3、正极泵进口球阀4、正极泵5、正极压力传感器6、正极进液球阀7、正极温度传感器8、正极罐回液阀9、正极出液球阀10、平衡阀11、电堆12、负极液储罐1′、负极液储罐出口活接头2′、负极Y型过滤器3′、负极泵进口球阀4′、负极泵5′、负极压力传感器6′、负极进液球阀7′、负极温度传感器8′、负极罐回液阀9′和负极出液球阀10′、以及正极取样阀13、正极进液软管14、正极回液阀15、正极出液软管17、负极取样阀13′、负极进液软管14′、负极回液阀15′和负极出液软管17′；

正极液储罐1的出口依次经正极液储罐出口活接头2、正极Y型过滤器3、正极泵进口球阀4、正极泵5、正极进液软管14、正极进液球阀7连接电堆12的正极进口；正极液储罐1的回液口依次经正极罐回液阀9、正极出液软管17和正极出液球阀10连接电堆12的正极出口；正极泵5和正极进液球阀7之间的连接管道与正极罐回液阀9和正极出液球阀10之间的连接管道通过正极回液阀15连接；正极压力传感器6设置在正极泵5和正极进液球阀7之间的连接管道上；正极温度传感器8设置在正极罐回液阀9和正极出液球阀10之间的连接管道上；

负极液储罐1′的出口依次经负极液储罐出口活接头2′、负极Y型过滤器3′、负极泵进口球阀4′、负极泵5′、负极进液软管14′、负极进液球阀7′连接电堆12的负极进口；负极液储罐1′的回液口依次经负极罐回液阀9′、负极出液软管17′和负极出液球阀10′连接电堆12的负极出口；负极泵5′和负极进液球阀7′之间的连接管道与负极罐回液阀9′和负极出液球阀10′之间的连接管道通过负极回液阀15′连接；负极压力传感器6′设置在负极泵5′和负极进液球阀7′之间的连接管道上；负极温度传感器8′设置在负极罐回液阀9′和负极出液球阀10′之间的连接管道上；

正极罐回液阀9和正极出液球阀10之间的连接管道与负极罐回液阀9′和负极出液球阀10′之间的连接管道还通过平衡阀11连接；

正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′均包括活套接头21、螺母22和密封圈23，并分别通过活套接头21、螺母22和密封圈23与对应的正极液储罐1和负极液储罐1′密封连接。

本实用新型的改进如下：

1、改进正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′：

正极液储罐1和负极液储罐1′一般采用标准的500L化工桶，出液口是T型粗螺纹，不能采用管螺纹密封，只能采用端面密封，由此采用了正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′来实现端面密封。如图3a所示，现有的正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′仅有螺母22和密封圈23，螺母22的端面通过密封圈23正对接触正极液储罐1或负极液储罐1′的出液口螺纹接头端面，然后通过拧紧螺母22来挤压密封圈23进行密封，密封圈23装在螺母22内随螺母22一起旋转，从而密封圈23既要承受挤压力，又要承受旋转力，导致密封圈23有可能错位或变形，失去密封作用。

由此，如图3b所示，本实用新型改进的正极液储罐出口活接头2和负极液储罐出口活接头2′均包括活套接头21、螺母22和密封圈23；所述活套接头21设置在正极液储罐1和负极液储罐1′的出液口的连接管道端面外壁；并且所述活套接头21的端面通过密封圈23分别正对接触正极液储罐1和负极液储罐1′的出液口螺纹接头端面；所述螺母22的内螺纹与出液口螺纹接头的外螺纹匹配并使活套接头21的端面的一部分卡在所述螺母22的端面内部。也即是说，增加了一个活套接头21，改变了螺母型式，螺母22在旋紧时挤压活套接头21，活套接头21挤压密封圈23，这样使得密封圈23只需要承受挤压力，而不会受到旋转力的破坏而发生变形或错位。改进后密封效果很好，以前使用皮带管钳都无法拧紧，现在用手拧紧螺母22都不再出现漏液的情况。

2、增加正极取样阀13和负极取样阀13′：

全钒液流电池电堆测试运行一段时间后，需要将正极液储罐1和负极液储罐1′内的电解液抽取一部分进行价态分析，管道上没有设置取样阀，由此取样时一般是把正极Y型过滤器3和负极Y型过滤器3′中换滤芯的堵盖拧下，待完成取样后再拧紧。这种取样方式取样时间长，取样时电解液不容易全部被收集，容易滴落到地面。

而全钒液流电池电堆测试需要长期进行，有可能会较频繁的取样，因此可以设置专用的取样阀，以便于操作，提高效率。

本实用新型中，如图4a所示，所述正极取样阀13和负极取样阀13′均采用双由令活接球阀；所述双由令活接球阀靠出口侧的由令活接头作为取样活接头。打开双由令活接球阀时电解液经取样活接头后随管道流出，可以方便的取样。进一步，当需要向管道内充入惰性气体时，如图4b，所述取样活接头替换为充气活接头，由此把取样活接头换成充气接头时可以向储罐内充入惰性气体，缓解电解液被氧化的情况。

3、在电堆的正极进口、正极出口、负极进口和负极出口增加软管：

(1)在更换电堆12时可以利用正极进液软管14、正极出液软管17、负极进液软管14′、负极回液阀15′和负极出液软管17′来补偿电堆安装位置的偏差，便于连接管道的连接及密封；

(2)在更换电堆12时，可以直接关闭电堆12的正极进液球阀7、正极出液球阀10、负极进液球阀7′和负极出液球阀10′，拧下球阀靠软管一侧的由令活接头，在转运电堆12时，电堆12内残余的电解液不会到处滴落。

4、正极、负极进出液管道增加回液阀：

即在电堆12的正极、负极进出液管道增加正极回液阀15和负极回液阀15′；正常运行时正极回液阀15和负极回液阀15′关闭，在更换电堆12、电解液调平或是混液时能极大地提高效能，具体地：

(1)关闭正极进液球阀7、正极出液球阀10、平衡阀11，开启正极泵进口球阀4、正极回液阀15、正极罐回液阀9，可以单独对正极电解液打循环；同理，负极进液球阀7′、负极出液球阀10′、平衡阀11，开启负极泵进口球阀4′、负极回液阀15′、负极罐回液阀9′，可以单独对负极电解液打循环。

(2)在更换电堆12前，开启正极回液阀15和负极回液阀15′，电堆正极进出液管道直接连通、负极进出液管道也直接连通，电堆12内正负极残余的电解液能更快的回流到对应的正极液储罐1和负极液储罐1′。

(3)关闭正极罐回液阀9，开启正极泵进口球阀4、正极回液阀15、平衡阀11、负极罐回液阀9′，正极电解液就可以直接泵入到负极液储罐1′进行混合；或者是关闭负极罐回液阀9′，开启负极泵进口球阀4′、负极回液阀15′、平衡阀11、正极罐回液阀9，负极电解液就可以直接泵入到正极液储罐1进行混合。

5、增加正极流量计16和负极流量计16′：

现有的全钒液流电池电堆测试管道在测试电堆12时只有压力和温度检测，流量只能根据泵的流量扬程曲线进行推算，误差较大，对电堆的测试数据有一定影响，因此很有必要增加流量计，便于对设计参数进行验证和测试跟踪。

对于，本实用新型的所述全钒液流电池电堆测试管道还包括正极流量计16和负极流量计16′；正极流量计16设置在正极罐回液阀9和正极出液球阀10之间的连接管道上；负极流量计16′设置在负正罐回液阀9′和负极出液球阀10′之间的连接管道上。

根据电解液的特性，本实用新型优选耐腐蚀的转子流量计，由于转子流量计的进出液都需要一段直管稳流，因此选择在电堆的出液管道上安装转子流量计。

由此，本实用新型通过以上改进，解决了储罐出液口接头漏液的弊端，方便了取样操作，可以实现快速更换电堆，方便电解液调平及混液。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，包括：正极液储罐(1)、正极液储罐出口活接头(2)、正极Y型过滤器(3)、正极泵进口球阀(4)、正极泵(5)、正极压力传感器(6)、正极进液球阀(7)、正极温度传感器(8)、正极罐回液阀(9)、正极出液球阀(10)、平衡阀(11)、电堆(12)、负极液储罐(1′)、负极液储罐出口活接头(2′)、负极Y型过滤器(3′)、负极泵进口球阀(4′)、负极泵(5′)、负极压力传感器(6′)、负极进液球阀(7′)、负极温度传感器(8′)、负极罐回液阀(9′)和负极出液球阀(10′)、以及正极取样阀(13)、正极进液软管(14)、正极回液阀(15)、正极出液软管(17)、负极取样阀(13′)、负极进液软管(14′)、负极回液阀(15′)和负极出液软管(17′)；

正极液储罐(1)的出口依次经正极液储罐出口活接头(2)、正极Y型过滤器(3)、正极泵进口球阀(4)、正极泵(5)、正极进液软管(14)、正极进液球阀(7)连接电堆(12)的正极进口；正极液储罐(1)的回液口依次经正极罐回液阀(9)、正极出液软管(17)和正极出液球阀(10)连接电堆(12)的正极出口；正极泵(5)和正极进液球阀(7)之间的连接管道与正极罐回液阀(9)和正极出液球阀(10)之间的连接管道通过正极回液阀(15)连接；正极压力传感器(6)设置在正极泵(5)和正极进液球阀(7)之间的连接管道上；正极温度传感器(8)设置在正极罐回液阀(9)和正极出液球阀(10)之间的连接管道上；

负极液储罐(1′)的出口依次经负极液储罐出口活接头(2′)、负极Y型过滤器(3′)、负极泵进口球阀(4′)、负极泵(5′)、负极进液软管(14′)、负极进液球阀(7′)连接电堆(12)的负极进口；负极液储罐(1′)的回液口依次经负极罐回液阀(9′)、负极出液软管(17′)和负极出液球阀(10′)连接电堆(12)的负极出口；负极泵(5′)和负极进液球阀(7′)之间的连接管道与负极罐回液阀(9′)和负极出液球阀(10′)之间的连接管道通过负极回液阀(15′)连接；负极压力传感器(6′)设置在负极泵(5′)和负极进液球阀(7′)之间的连接管道上；负极温度传感器(8′)设置在负极罐回液阀(9′)和负极出液球阀(10′)之间的连接管道上；

正极罐回液阀(9)和正极出液球阀(10)之间的连接管道与负极罐回液阀(9′)和负极出液球阀(10′)之间的连接管道还通过平衡阀(11)连接；

正极液储罐出口活接头(2)和负极液储罐出口活接头(2′)均包括活套接头(21)、螺母(22)和密封圈(23)，并分别通过活套接头(21)、螺母(22)和密封圈(23)与对应的正极液储罐(1)和负极液储罐(1′)密封连接。

2.根据权利要求1所述的全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，所述活套接头(21)设置在正极液储罐(1)和负极液储罐(1′)的出液口的连接管道端面外壁；并且所述活套接头(21)的端面通过密封圈(23)分别正对接触正极液储罐(1)和负极液储罐(1′)的出液口螺纹接头端面；所述螺母(22)的内螺纹与出液口螺纹接头的外螺纹匹配并使活套接头(21)的端面的一部分卡在所述螺母(22)的端面内部。

3.根据权利要求1所述的全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，所述正极取样阀(13)和负极取样阀(13′)均采用双由令活接球阀；所述双由令活接球阀靠出口侧的由令活接头作为取样活接头。

4.根据权利要求3所述的全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，当需要向管道内充入惰性气体时，取样活接头替换为充气活接头。

5.根据权利要求1-4任一项所述的全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，还包括正极流量计(16)和负极流量计(16′)；正极流量计(16)设置在正极罐回液阀(9)和正极出液球阀(10)之间的连接管道上；负极流量计(16′)设置在负正罐回液阀(9′)和负极出液球阀(10′)之间的连接管道上。

6.根据权利要求5所述的全钒液流电池电堆测试管道，其特征在于，所述正极流量计(16)和负极流量计(16′)均为转子流量计。

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