CN219937088U - 一种液流电堆系统 - Google Patents

Abstract

本文提供一种液流电堆系统，包括：储液容器；电堆、液流管路和泵液装置，液流管路包括进液管路和回液管路，进液管路的进口与储液容器的出口相连通，进液管路的出口与电堆的进口相连通，回液管路的进口与电堆的出口相连通，回液管路的出口与储液容器的进口相连通，泵液装置设于进液管路或回液管路；气液分离容器，具有进液口、出液口和排气口，液流管路还设有第一连接口和第二连接口，第一连接口位于第二连接口的上游，进液口与第一连接口相连通，出液口与第二连接口相连通，气液分离容器设置成使掺混的电解液和气体进行分离以及使分离出的气体自排气口向外排出；排气阀，设于排气口。该液流电堆系统可以高效去除液流电堆系统中的气体。

Description

一种液流电堆系统

技术领域

本申请涉及但不限于电堆设备技术领域，具体是指一种液流电堆系统。

背景技术

如今，随着新型清洁能源逐步替代传统能源，储能系统作为新型清洁能源系统环节中必不可少的一环，对整个新型发电产业具备支柱型的作用。由于新型清洁发电能源(例如风能，太阳能等)受自然环境因素影响较大，难以持续性输出稳定安全的电能，因此利用储能电池作为新型发电能源中的衔接部分显得至关重要。而在储能电池领域，由于全钒液流电池具备强大的稳定性和安全性，同时其载电量能力、使用持久度及长时放电的能力都远超其他储能设备(如锂电池、抽水蓄能、空气压缩储能)，因此全钒液流电池在储能行业被广泛应用。

全钒液流电池在运行过程中，正极和负极分别发生氧化反应和还原反应，产生氢气和氧气，这些气体随着电解液流动，依附于管道的各个角落。其中，氢气属于易燃气体，氧气属于可燃物的助燃剂，氢气与氧气混合存在一定的安全隐患，所以有序地排放气体是全钒液流电池领域必不可少的程序。

现有的氢气排放方法为在管道的管壁上加入排气阀，当管道内部压力高于外界压力时，排气阀自行打开来排出氢气。但是，由于氢气分布在液体内部，并且随着电解液的流动而移动，故此方法排氢气的效果并不是很理想。

实用新型内容

本申请提供了一种液流电堆系统，其排氢气的效果更好。

本实用新型实施例提供的液流电堆系统，包括：储液容器；电堆、液流管路和泵液装置，所述液流管路包括进液管路和回液管路，所述进液管路的进口与所述储液容器的出口相连通，所述进液管路的出口与所述电堆的进口相连通，所述回液管路的进口与所述电堆的出口相连通，所述回液管路的出口与所述储液容器的进口相连通，所述泵液装置设于所述进液管路或所述回液管路；气液分离容器，具有进液口、出液口和排气口，所述液流管路还设有第一连接口和第二连接口，所述第一连接口位于所述第二连接口的上游，所述进液口与所述第一连接口相连通，所述出液口与所述第二连接口相连通，所述气液分离容器设置成使掺混的电解液和气体进行分离以及使分离出的气体自所述排气口向外排出；排气阀，设于所述排气口。

在一些示例性实施例中，所述气液分离容器包括罐体和分离网，所述罐体具有所述进液口、所述出液口和所述排气口，所述分离网设于所述罐体内。

在一些示例性实施例中，所述气液分离容器还包括连接件，所述连接件连接所述罐体和所述分离网。

在一些示例性实施例中，所述分离网分隔所述罐体的内部成进液子腔和出液子腔，所述进液口与所述进液子腔相连通，所述出液口与所述出液子腔相连通。

在一些示例性实施例中，所述分离网为环形网，所述出液子腔围设于所述进液子腔外，所述进液口位于所述罐体的底壁，所述出液口位于所述罐体的侧壁，所述排气口位于所述罐体的顶壁。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第一开关阀，设于所述进液口与所述第一连接口之间。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第二开关阀，设于所述出液口与所述第二连接口之间。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第三开关阀，设于所述排气口与所述排气阀之间。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第一排液阀，一端与所述气液分离容器的内底部相连通、另一端设置成对外连通。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：压力检测装置，位于所述泵液装置的下游、并设于所述液流管路。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第四开关阀，设于所述压力检测装置和所述液流管路之间。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第五开关阀，设于所述进液管路。

在一些示例性实施例中，所述液流电堆系统还包括：第二排液阀，一端与所述储液容器的内底部相连通、另一端设置成对外连通。

在一些示例性实施例中，所述第一连接口位于所述进液管路，所述第二连接口位于所述回液管路，或所述第一连接口和所述第二连接口均位于所述进液管路，或所述第一连接口和所述第二连接口均位于所述回液管路。

本实用新型实施例提出的技术方案，液流电堆系统运行，电解液在泵送的过程中进入气液分离容器，气液分离容器会使掺混的电解液和气体进行分离，分离出的气体自排气口经排气阀向外界排出，分离出的电解液则仍保留在液流电堆系统中，此方案可以达到高效去除液流电堆系统中的气体的目的，能够有效提高液流电堆系统充放电的反应效率。

附图说明

图1为一些实施例提供的液流电堆系统的结构示意框图；

图2为另一些实施例提供的液流电堆系统的结构示意框图；

图3为又一些实施例提供的液流电堆系统的结构示意框图；

图4为再一些实施例提供的液流电堆系统的结构示意框图；

图5为一些实施例中气液分离容器的结构示意图；

图6为图5所示气液分离容器的俯视结构剖视示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100储液容器，200电堆，310进液管路，320回液管路，330第一连接口，340第二连接口，400泵液装置，500气液分离容器，510进液口，520出液口，530排气口，540罐体，550分离网，560连接件，570进液子腔，580出液子腔，600排气阀，710第一开关阀，720第二开关阀，730第三开关阀，740第四开关阀，750第五开关阀，810第一排液阀，820第二排液阀，900压力检测装置。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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种该特征。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；“连接”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实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型实施例提供的液流电堆系统，如图1至图4所示，包括：储液容器100；电堆200、液流管路和泵液装置400，液流管路包括进液管路310和回液管路320，进液管路310的进口与储液容器100的出口相连通，进液管路310的出口与电堆200的进口相连通，回液管路320的进口与电堆200的出口相连通，回液管路320的出口与储液容器100的进口相连通，泵液装置400设于进液管路310或回液管路320；气液分离容器500，气液分离容器500具有进液口510、出液口520和排气口530，液流管路还设有第一连接口330和第二连接口340，第一连接口330位于第二连接口340的上游，进液口510与第一连接口330相连通，出液口520与第二连接口340相连通，气液分离容器500设置成使掺混的电解液和气体进行分离以及使分离出的气体自排气口530向外排出；排气阀600，排气阀600设于排气口530。

液流电堆系统运行，电解液在泵送的过程中进入气液分离容器500，气液分离容器500会使掺混的电解液和气体进行分离，分离出的气体自排气口530经排气阀600向外界排出，分离出的电解液则仍保留在液流电堆系统中，此方案可以达到高效去除液流电堆系统中的气体的目的，能够有效提高液流电堆系统充放电的反应效率。

在一些实施例中，排气阀600设置为自动排气阀，自动排气阀设置成在气液分离容器500内部的气体压力大于设定压力(设定压力可以为设置等于或大于外界大气压力)时打开，以使气液分离容器500内部的气体(主要是氢气)自排气口530经自动排气阀向外界排出。

在一些示例性实施例中，如图1、图5和图6所示，气液分离容器500包括罐体540和分离网550，罐体540具有进液口510、出液口520和排气口530，分离网550设于罐体540内，混入气体的电解液进入罐体540内，在经过分离网550时，分离网550会将电解液中的气体打碎，使得电解液中的气体在电解液中析出、并运动至罐体540内电解液的上方。在罐体540内顶部的气体压力到达设定压力时，自动排气阀打开，气体自排气口530经自动排气阀排至外界。

在一些示例中，如图1、图5和图6所示，气液分离容器500还包括连接件560，连接件560连接罐体540和分离网550，实现将分离网550牢固定位在罐体540内。

在一些示例中，如图6所示，分离网550分隔罐体540的内部成进液子腔570和出液子腔580，进液口510与进液子腔570相连通，出液口520与出液子腔580相连通，混入气体的电解液自进液口510进入进液子腔570后，需要经过分离网550才能到达出液子腔580，然后再自出液口520排出，此方案可以有效提升气液分离效率，使更多的气体在电解液中被析出。

在一些实施例中，如图1至图4所示，储液容器100设置为储液罐，如图6所示，分离网550设置为环形网(或者是具有网孔的环形板)，出液子腔580围设于进液子腔570外，如图1至图6所示，进液口510位于罐体540的底壁、并与进液子腔570连通，出液口520位于罐体540的侧壁、并与出液子腔580连通，排气口530位于罐体540的顶壁、并同进液子腔570或出液子腔580连通。可以是，环形网设置为一个；或者可以是，环形网设置为内外嵌套的多个。

当然也可以是，分离网550设置为矩形网或弧形网等，也可实现本申请的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，也应属于本申请的保护范围内。

在一些示例中，如图2和图4所示，液流电堆系统还包括：第一开关阀710，第一开关阀710设于进液口510与第一连接口330之间，用于打开和关断进液口510和第一连接口330之间的流路。可以是，需要进行气液分离时则打开第一开关阀710，不需要进行气液分离时则关闭第一开关阀710。

在一些示例中，如图2和图4所示，液流电堆系统还包括：第二开关阀720，第二开关阀720设于出液口520与第二连接口340之间，用于打开和关断出液口520和第二连接口340之间的流路。可以是，需要进行气液分离时打开第二开关阀720，不需要进行气液分离时关闭第二开关阀720。

在一些示例中，如图1至图4所示，液流电堆系统还包括：第三开关阀730，第三开关阀730设于排气口530与排气阀600之间、并设置成常开状态。在排气阀600损坏需要更换排气阀600时，关闭第三开关阀730；在更换完排气阀600之后，打开第三开关阀730。

在一些示例中，如图1、图2和图4所示，液流电堆系统还包括：第一排液阀810，第一排液阀810的一端与气液分离容器500的内底部相连通、另一端设置成对外连通，第一排液阀810设置成常闭状态。在需要排出气液分离容器500内的电解液时，打开第一排液阀810，使得气液分离容器500内的电解液自第一排液阀810向外排出。可以是，第一排液阀810的一端与进液口510相连通、另一端与外界连通。

在一些示例中，如图1至图4所示，液流电堆系统还包括：压力检测装置900，压力检测装置900位于泵液装置400的下游、并设于液流管路，用于检测液流管路内泵液装置400下游处的液体压力。

在一些示例中，如图1至图4所示，液流电堆系统还包括：第四开关阀740，第四开关阀740设于压力检测装置900和液流管路之间、并设置为常开状态。在压力检测装置900损坏需要更换压力检测装置900时，关闭第四开关阀740；在更换完压力检测装置900之后，打开第四开关阀740。

在一些示例中，如图1、图2和图4所示，液流电堆系统还包括：第五开关阀750，第五开关阀750设于进液管路310、并设置为常开状态。在液流管路出现泄漏时，关闭第五开关阀750，阻止储液容器100内的电解液继续沿进液管路310流至泄漏位置。

在一些示例中，如图1、图2和图4所示，液流电堆系统还包括：第二排液阀820，第二排液阀820的一端与储液容器100的内底部相连通、另一端设置成对外连通。在需要排出储液容器100内的电解液时，打开第二排液阀820，使得储液容器100内的电解液自第二排液阀820向外排出。可以是，第二排液阀820的一端位于第五开关阀750和电堆200之间、并连接在进液管路310上，第二排液阀820的另一端与外界连通。

可以是，如图3和图4所示，第一连接口330位于进液管路310，第二连接口340位于回液管路320；或者可以是，如图1和图2所示，第一连接口330和第二连接口340均位于进液管路310；或者可以是，第一连接口330和第二连接口340均位于回液管路320等；以上均可实现本申请的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

综上所述，本实用新型实施例提出的技术方案，液流电堆系统运行，电解液在泵送的过程中进入气液分离容器，气液分离容器会使掺混的电解液和气体进行分离，分离出的气体自排气口经排气阀向外界排出，分离出的电解液则仍保留在液流电堆系统中，此方案可以达到高效去除液流电堆系统中的气体的目的，能够有效提高液流电堆系统充放电的反应效率。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种液流电堆系统，其特征在于，包括：

储液容器；

电堆、液流管路和泵液装置，所述液流管路包括进液管路和回液管路，所述进液管路的进口与所述储液容器的出口相连通，所述进液管路的出口与所述电堆的进口相连通，所述回液管路的进口与所述电堆的出口相连通，所述回液管路的出口与所述储液容器的进口相连通，所述泵液装置设于所述进液管路或所述回液管路；

气液分离容器，具有进液口、出液口和排气口，所述液流管路还设有第一连接口和第二连接口，所述第一连接口位于所述第二连接口的上游，所述进液口与所述第一连接口相连通，所述出液口与所述第二连接口相连通，所述气液分离容器设置成使掺混的电解液和气体进行分离以及使分离出的气体自所述排气口向外排出；

排气阀，设于所述排气口。

2.根据权利要求1所述的液流电堆系统，其特征在于，所述气液分离容器包括罐体和分离网，所述罐体具有所述进液口、所述出液口和所述排气口，所述分离网设于所述罐体内。

3.根据权利要求2所述的液流电堆系统，其特征在于，所述气液分离容器还包括连接件，所述连接件连接所述罐体和所述分离网。

4.根据权利要求2所述的液流电堆系统，其特征在于，所述分离网分隔所述罐体的内部成进液子腔和出液子腔，所述进液口与所述进液子腔相连通，所述出液口与所述出液子腔相连通。

5.根据权利要求4所述的液流电堆系统，其特征在于，所述分离网为环形网，所述出液子腔围设于所述进液子腔外，所述进液口位于所述罐体的底壁，所述出液口位于所述罐体的侧壁，所述排气口位于所述罐体的顶壁。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液流电堆系统，其特征在于，还包括：

第一开关阀，设于所述进液口与所述第一连接口之间；和/或

第二开关阀，设于所述出液口与所述第二连接口之间；和/或

第三开关阀，设于所述排气口与所述排气阀之间；和/或

第一排液阀，一端与所述气液分离容器的内底部相连通、另一端设置成对外连通。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的液流电堆系统，其特征在于，还包括：

压力检测装置，位于所述泵液装置的下游、并设于所述液流管路。

8.根据权利要求7所述的液流电堆系统，其特征在于，还包括：

第四开关阀，设于所述压力检测装置和所述液流管路之间。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的液流电堆系统，其特征在于，还包括：

第五开关阀，设于所述进液管路；和/或

第二排液阀，一端与所述储液容器的内底部相连通、另一端设置成对外连通。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的液流电堆系统，其特征在于，所述第一连接口位于所述进液管路，所述第二连接口位于所述回液管路，或所述第一连接口和所述第二连接口均位于所述进液管路，或所述第一连接口和所述第二连接口均位于所述回液管路。