CN218385301U - 钒电池系统电解液温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了钒电池系统电解液温度控制装置，它的钒电池系统正极管路的输出端通过正极进液电动阀连接正极临时储液罐的输入端，正极临时储液罐的输出端连接正极出液电动阀的输入端，正极出液电动阀的输出端连接钒电池系统正极管路的输入端；钒电池系统负极管路的输出端通过负极进液电动阀连接负极临时储液罐的输入端，负极临时储液罐的输出端连接负极出液电动阀的输入端，负极出液电动阀的输出端连接钒电池系统负极管路的输入端；正极电解液温度控制设备调节正极临时储液罐中正极电解液温度，负极电解液温度控制设备调节负极临时储液罐中负极电解液温度。本实用新型可以减低电解液温度控制系统的功率和体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，具体地指一种钒电池系统电解液温度控制装置。
背景技术
钒电池储能系统通常由钒电池电堆、循环系统、温度控制系统、能量转换装置、控制系统等组成，其中温度控制系统主要用于控制钒电池电解液温度。钒电池系统在充放电过程中电解液温度会升高，而正极电解液中的五价钒离子在温度超过45℃时可能会产生沉淀。电解液温度低于0℃时，负极电解液中的二价钒离子。电解液中产生沉淀，不仅导致正极/负极电解液中钒离子含量降低，还可能导致部分堵塞管路增大系统阻力，包覆石墨毡从而降低电堆性能。因此，需要对钒电池系统温度进行控制。
由于钒电池储能系统运行过程中温度会不断升高，因此一般温度控制系统功能上侧重于降低电解液温度。钒电池储能系统的温度控制系统一般与正极/负极管道并联，根据实时监测的电解液温度控制温度控制系统的启停，因此对调节的及时性和制冷/制热功率要求很高，相应的设备要求和价格也比较高。
中国专利文献CN114256488A公开了一种冷却全钒液流电池的方法，该专利采用两条并联的冷却线路对全钒液流电池的电解液进行冷却，第一条冷却线路是采用冷却塔对全钒液流电池的电解液进行冷却；第二条冷却线路是采用制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却。使用该专利目的在于减少制冷机的功率，体积，成本，占地面积，提高制冷机利用率，但实际上制冷系统采用两种方式，其体积仍然较大，甚至比常用的制冷系统占地面积更大。
中国专利文献CN214152955U报道了一种能够控制全钒液流电池电解液温度的全钒液流电池，该专利中的电解液温度控制系统由冷却水回收装置、冷却水导管和冷却水循环泵构成，冷却水导管的冷却水导管换热段位于所述电解液储槽内部并能够与储存在其内部的电解液进行换热。该方法主要用于降低储液槽内电解液的温度，该结构由于体积较大，大规模使用时占地很大，不适合作为较大规模钒电池储能系统的温度控制，不适合工业化使用。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种钒电池系统电解液温度控制装置，该装置通过提前降低一部分电解液温度，从开始就可以缓慢调节钒电池系统中的电解液温度，可以有效减低电解液温度控制系统的功率和体积，减少设备投资成本。
为实现此目的，本实用新型所设计的钒电池系统电解液温度控制装置，它包括正极电解液温度控制设备、正极临时储液罐、正极进液电动阀、正极出液电动阀、负极电解液温度控制设备、负极临时储液罐、负极进液电动阀、负极出液电动阀和钒电池系统，所述钒电池系统正极管路的输出端连接正极进液电动阀的输入端，正极进液电动阀的输出端连接正极临时储液罐的输入端，正极临时储液罐的输出端连接正极出液电动阀的输入端，正极出液电动阀的输出端连接钒电池系统正极管路的输入端；
所述钒电池系统负极管路的输出端连接负极进液电动阀的输入端，负极进液电动阀的输出端连接负极临时储液罐的输入端，负极临时储液罐的输出端连接负极出液电动阀的输入端，负极出液电动阀的输出端连接钒电池系统负极管路的输入端；
所述正极电解液温度控制设备用于调节正极临时储液罐中正极电解液温度，负极电解液温度控制设备用于调节负极临时储液罐中负极电解液温度。
本实用新型的工作原理为：正极临时储液罐与负极临时储液罐先储存满对应的正极电解液和负极电解液，通过正极电解液温度控制设备调节正极临时储液罐中正极电解液温度，通过负极电解液温度控制设备调节负极临时储液罐中负极电解液的温度。在钒电池系统需要调节电解液温度时，开启正极进液电动阀、正极出液电动阀、负极进液电动阀和负极出液电动阀，将正极临时储液罐和负极临时储液罐中储存的电解液排入钒电池系统，用来调节钒电池系统中正极电解液和负极电解液的温度。
本实用新型的有益效果：
本实用新型中温度控制从系统开始运行就可以提前根据需要将部分电解液进行冷却，在钒电池系统温度升高过程中逐步加入，可以降低温度控制系统的功率，且其体积根据实际需要确定，可以有效减小温度控制系统体积，储液罐根据现场情况制作，根据冷却功率制作，不限定形状，体积利用率高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中，1—正极电解液温度控制设备、2—正极临时储液罐、3—正极进液电动阀、4—正极出液电动阀、5—负极电解液温度控制设备、6—负极临时储液罐、7—负极进液电动阀、8—负极出液电动阀、9—钒电池系统。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
如图1所示的钒电池系统电解液温度控制装置，它包括正极电解液温度控制设备1、正极临时储液罐2、正极进液电动阀3、正极出液电动阀4、负极电解液温度控制设备5、负极临时储液罐6、负极进液电动阀7、负极出液电动阀8和钒电池系统9，所述钒电池系统9正极管路的输出端连接正极进液电动阀3的输入端，正极进液电动阀3的输出端连接正极临时储液罐2的输入端，正极临时储液罐2的输出端连接正极出液电动阀4的输入端，正极出液电动阀4的输出端连接钒电池系统9正极管路的输入端；
所述钒电池系统9负极管路的输出端连接负极进液电动阀7的输入端，负极进液电动阀7的输出端连接负极临时储液罐6的输入端，负极临时储液罐6的输出端连接负极出液电动阀8的输入端，负极出液电动阀8的输出端连接钒电池系统9负极管路的输入端；
所述正极电解液温度控制设备1用于调节正极临时储液罐2中正极电解液温度，负极电解液温度控制设备5用于调节负极临时储液罐6中负极电解液温度。
上述技术方案中，所述正极电解液温度控制设备1的温度调节部分设置在正极临时储液罐2内。所述负极电解液温度控制设备5的温度调节部分设置在负极临时储液罐6内。(温度控制设备采用水冷机温度调节原理，通过制冷剂调节温度，温调调节部分在罐体内部)，温度控制设备的制冷原理为蒸气压缩式制冷，即利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。温度控制设备制热的原理为制冷剂通过四通阀改变制冷剂流动方向，制冷剂流动方向与制冷时刚好相反，制冷剂先经过蒸发器，再回到冷凝器，后回到压缩机。
上述技术方案中，所述正极临时储液罐2的正极电解液容积与负极临时储液罐6的负极电解液容积相等。所述正极临时储液罐2的正极电解液容积为钒电池系统9中正极电解液容积的10～50％。所述负极临时储液罐6的负极电解液容积为钒电池系统9中负极电解液容积的10～50％。
本实用新型调节钒电池系统9中电解液温，在温度未达到设定限值温度时即可使用，延缓温度升高/降低速度，降低温度控制系统功率。
正极临时储液罐2与负极临时储液罐6的体积根据钒电池系统9的使用工况和功率确定。计算方法为根据使用功率计算、环境温度、使用频率和充放电循环时间计算钒电池系统发热量，根据发热量计算需要的制冷量，制冷从钒电池启动开始计算，截止时间为正极电解液温度-10℃，负极电解液50℃，根据需要的制冷量计算正极临时储液罐体积、负极临时储液罐体积。
本实用新型的工作过程为：
对于降低钒电池系统9中电解液温度的情况，首先，开启正极进液电动阀3、正极出液电动阀4、负极进液电动阀7和负极出液电动阀8，正极临时储液罐2与负极临时储液罐6先储存满正极电解液和负极电解液，然后关闭正极进液电动阀3、正极出液电动阀4、负极进液电动阀7和负极出液电动阀8，当需要降低钒电池系统9中电解液温度时，通过正极电解液温度控制设备1降低正极临时储液罐2中正极电解液温度，通过负极电解液温度控制设备5降低负极临时储液罐6中负极电解液的温度，且保持在较低温度，如5℃。在钒电池系统9温度较高，需要降低电解液温度时，开启正极进液电动阀3，正极出液电动阀4，负极进液电动阀7，负极出液电动阀8，将正极临时储液罐2，负极临时储液罐6中储存的低温电解液排入钒电池系统9，用来降低钒电池系统9中正极电解液和负极电解液的温度。
对于升高钒电池系统9中电解液温度的情况，首先，开启正极进液电动阀3、正极出液电动阀4、负极进液电动阀7和负极出液电动阀8，正极临时储液罐2与负极临时储液罐6先储存满正极电解液和负极电解液，然后关闭正极进液电动阀3、正极出液电动阀4、负极进液电动阀7和负极出液电动阀8，当需要升高钒电池系统9中电解液温度时，通过正极电解液温度控制设备1提高正极临时储液罐2中正极电解液温度，通过负极电解液温度控制设备5提高负极临时储液罐6中负极电解液的温度，且保持在较高温度，如40℃。在钒电池系统9温度较低，需要升高电解液温度时，开启正极进液电动阀3，正极出液电动阀4，负极进液电动阀7，负极出液电动阀8，将正极临时储液罐2，负极临时储液罐6中储存的高温电解液排入钒电池系统9，用来提升钒电池系统9中正极电解液和负极电解液的温度。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于，它包括正极电解液温度控制设备(1)、正极临时储液罐(2)、正极进液电动阀(3)、正极出液电动阀(4)、负极电解液温度控制设备(5)、负极临时储液罐(6)、负极进液电动阀(7)、负极出液电动阀(8)和钒电池系统(9)，所述钒电池系统(9)正极管路的输出端连接正极进液电动阀(3)的输入端，正极进液电动阀(3)的输出端连接正极临时储液罐(2)的输入端，正极临时储液罐(2)的输出端连接正极出液电动阀(4)的输入端，正极出液电动阀(4)的输出端连接钒电池系统(9)正极管路的输入端；
所述钒电池系统(9)负极管路的输出端连接负极进液电动阀(7)的输入端，负极进液电动阀(7)的输出端连接负极临时储液罐(6)的输入端，负极临时储液罐(6)的输出端连接负极出液电动阀(8)的输入端，负极出液电动阀(8)的输出端连接钒电池系统(9)负极管路的输入端；
所述正极电解液温度控制设备(1)用于调节正极临时储液罐(2)中正极电解液温度，负极电解液温度控制设备(5)用于调节负极临时储液罐(6)中负极电解液温度。
2.根据权利要求1所述的钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于：所述正极电解液温度控制设备(1)的温度调节部分设置在正极临时储液罐(2)内。
3.根据权利要求1所述的钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于：所述负极电解液温度控制设备(5)的温度调节部分设置在负极临时储液罐(6)内。
4.根据权利要求1所述的钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于：所述正极临时储液罐(2)的正极电解液容积与负极临时储液罐(6)的负极电解液容积相等。
5.根据权利要求1所述的钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于：所述正极临时储液罐(2)的正极电解液容积为钒电池系统(9)中正极电解液容积的10～50％。
6.根据权利要求1所述的钒电池系统电解液温度控制装置，其特征在于：所述负极临时储液罐(6)的负极电解液容积为钒电池系统(9)中负极电解液容积的10～50％。
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2022
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