DE102014216953A1

DE102014216953A1 - Apparatus and method for cooling a provided for a redox flow battery power electronics

Info

Publication number: DE102014216953A1
Application number: DE102014216953.4A
Authority: DE
Inventors: Günter Heid; Thomas Pflugfelder; Wolfgang Weydanz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) vorgeschlagen, die eine Leistungselektronik (2) und eine Redox-Flussbatterie (3) umfasst, wobei die Redox-Flussbatterie (3) wenigstens eine innerhalb eines Elektrolytkreislaufes (311, 312) der Redox-Flussbatterie (3) zirkulierende Elektrolytflüssigkeit (31, 32) aufweist und die Leistungselektronik (2) zu einer Wandlung der von der Redox-Flussbatterie (3) erzeugten elektrischen Spannung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß werden die Leistungselektronik (2) und der Elektrolytkreislauf (311, 312) derart ausgestaltet, gekoppelt und/oder angeordnet, dass eine Kühlung der Leistungselektronik (2) mittels der Elektrolytflüssigkeit (31, 32) erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Kühlung einer für eine Redox-Flussbatterie (3) vorgesehenen Leistungselektronik (2).A device (1) is proposed which comprises power electronics (2) and a redox flow battery (3), wherein the redox flow battery (3) has at least one within an electrolyte circuit (311, 312) of the redox flow battery (3). circulating electrolyte fluid (31, 32) and the power electronics (2) is adapted to a conversion of the redox flow battery (3) generated electrical voltage. According to the invention, the power electronics (2) and the electrolyte circuit (311, 312) are configured, coupled and / or arranged such that cooling of the power electronics (2) takes place by means of the electrolyte fluid (31, 32). The invention further relates to a method for cooling a for a redox flow battery (3) provided power electronics (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren zur Kühlung einer Leistungselektronik für eine Redox-Flussbatterie. The invention relates to a device according to the preamble of claim 1, and a method for cooling a power electronics for a redox flux battery.

Eine der größten Herausforderungen im Bereich der Energiewirtschaft ist die Entwicklung verlässlicher und hocheffizienter Energiespeichersysteme. Ein effizientes Energiespeichersystem ist beispielsweise eine Redox-Flussbatterie (engl. Redox-Flow-Battery; kurz RFB). Im Allgemeinen besteht eine Redox-Flussbatterie aus zwei Behältern, welche jeweils eine elektrisch gering oder nicht leitende Elektrolytflüssigkeit (Elektrolyt) umfassen. Die zwei Elektrolytflüssigkeiten werden innerhalb eines Reaktors (engl. Stack) der Redox-Flussbatterie mittels einer Membran elektrochemisch gekoppelt, wodurch ein Elektronenfluss und folglich eine elektrische Spannung erzeugt wird. Beispielsweise weist eine Vanadium Redox-Flussbatterie bei einer Betriebstemperatur von etwa 25 °C eine elektrische Leerlaufspannung von 1,41 V auf. One of the biggest challenges in the energy industry is the development of reliable and highly efficient energy storage systems. An efficient energy storage system is, for example, a redox flow battery (RFB). In general, a redox flow battery consists of two containers, each comprising an electrically low or non-conductive electrolyte liquid (electrolyte). The two electrolyte liquids are electrochemically coupled within a reactor of the redox flow battery by means of a membrane, thereby generating an electron flow and consequently an electrical voltage. For example, a vanadium redox flux battery at an operating temperature of about 25 ° C has an electrical open circuit voltage of 1.41 V.

Zur Übertragung der durch die Redox-Flussbatterie erzeugten elektrischen Energie sind elektrische Stromleitungen oder elektrisch leitende Kabel vorgesehen, die beispielsweise von der Redox-Flussbatterie zu einem Verbraucher geführt werden. Zwischen dem Verbraucher und der Redox-Flussbatterie ist typischerweise ein elektrischer Spannungswandler zwischengeschaltet, der die von der Redox-Flussbatterie erzeugte elektrische Spannung auf ein andere, insbesondere eine höhere, elektrische Spannung umgespannt, sodass Verluste durch die Übertragung der elektrischen Energie von der Redox-Flussbatterie zum Verbraucher möglichst gering gehalten werden. For the transmission of the electrical energy generated by the redox flow battery electric power lines or electrically conductive cables are provided, which are guided, for example, from the redox flow battery to a consumer. Between the load and the redox flow battery typically an electrical voltage converter is interposed, which spans the electrical voltage generated by the redox flow battery to another, in particular a higher, electrical voltage, so that losses due to the transmission of electrical energy from the redox flux battery to the consumer are kept as low as possible.

Um die Verluste weiter zu minimieren weisen die elektrischen Stromleitungen von der Redox-Flussbatterie zum Spannungswandler, aufgrund der hohen Stromstärken, einen vergleichsweise großen Querschnitt auf. Durch den vergrößerten Querschnitt der Stromleitungen wird versucht, die Verluste, die bei der Übertragung der elektrischen Energie von der Redox-Flussbatterie zum Spannungswandler auftreten, möglichst gering zu halten. To further minimize the losses, the electrical power lines from the redox flow battery to the voltage converter, due to the high currents, a comparatively large cross-section. Due to the enlarged cross-section of the power lines is trying to minimize the losses that occur during the transmission of electrical energy from the redox flow battery to the voltage converter.

Auf der Seite des Spannungswandlers, welche Seite die hohen Stromstärken aufweist, treten aufgrund der Umspannung der elektrischen Spannung und der genannten großen Stromstärken hohe thermische Verluste auf. Zur Abführung der dadurch generierten thermischen Energie (Wärme) sind typischerweise Kühlvorrichtungen, insbesondere Lüfter oder Kältemaschinen (engl. Chiller), zur Kühlung des elektrischen Spannungswandlers vorgesehen. Insgesamt wird durch die Übertragung der elektrischen Energie und der damit verbundenen Verluste die Gesamteffizienz der Redox-Flussbatterie verringert. On the side of the voltage converter, which side has the high current intensities, high thermal losses occur due to the reconnection of the electrical voltage and the large current intensities mentioned. To dissipate the thermal energy (heat) generated thereby, cooling devices, in particular fans or chillers, are typically provided for cooling the electrical voltage converter. Overall, the transfer of electrical energy and associated losses reduces the overall efficiency of the redox flux battery.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung einer für eine Redox-Flussbatterie vorgesehenen Leistungselektronik zu verbessern. The object of the present invention is to improve the cooling of power electronics provided for a redox flow battery.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 9 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. The object is achieved by a device having the features of the independent claim 1, and by a method having the features of the independent claim 9. In the dependent claims advantageous refinements and developments of the invention are given.

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Leistungselektronik und eine Redox-Flussbatterie umfasst, wobei die Redox-Flussbatterie wenigstens eine innerhalb eines Elektrolytkreislaufes der Redox-Flussbatterie zirkulierende Elektrolytflüssigkeit aufweist und die Leistungselektronik zu einer Wandlung der von der Redox-Flussbatterie erzeugten elektrischen Spannung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß sind die Leistungselektronik und der Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie derart ausgestaltet, gekoppelt und/oder angeordnet, dass eine Kühlung der Leistungselektronik mittels der Elektrolytflüssigkeit erfolgt. A device is proposed that comprises a power electronics and a redox flow battery, wherein the redox flow battery has at least one electrolyte fluid circulating within an electrolyte circuit of the redox flow battery and the power electronics is configured to convert the electrical voltage generated by the redox flow battery , According to the invention, the power electronics and the electrolyte circuit of the redox flow battery are configured, coupled and / or arranged such that cooling of the power electronics takes place by means of the electrolyte fluid.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß die wenigstens eine Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie als Kühlmittel für die der Redox-Flussbatterie zugeordnete Leistungselektronik verwendet. Hierbei kann die Kühlung der Leistungselektronik direkt oder indirekt mittels der Elektrolytflüssigkeit erfolgen. Weiterhin kann die Leistungselektronik zur Kühlung an elektrolytführenden Bauteilen der Redox-Flussbatterie angeordnet sein. In other words, according to the invention, the at least one electrolyte fluid of the redox flow battery is used as the coolant for the power electronics associated with the redox flow battery. Here, the cooling of the power electronics can be done directly or indirectly by means of the electrolyte liquid. Furthermore, the power electronics can be arranged for cooling on electrolyte-carrying components of the redox flow battery.

Nach dem Stand der Technik sind die Leistungselektronik und der Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie thermisch nicht gekoppelt. Insbesondere weisen sie einen thermisch, sowie fluidisch getrennten Kühlkreislauf auf. Dieser Nachteil wird mit der vorliegenden Erfindung behoben. Die Leistungselektronik ist in direktem oder indirektem thermischen Kontakt zur Elektrolytflüssigkeit. Beispielsweise wird wenigstens ein Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie als Kühlkreislauf für die Leistungselektronik verwendet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Redox-Flussbatterie und die Leistungselektronik mit einem geringen Abstand, das heißt in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden können, sodass sich kurze elektrische Leitungen zwischen der Redox-Flussbatterie und der Leistungselektronik ergeben. Folglich wird vorteilhafterweise die Leistungselektronik in unmittelbaren räumlicher Nähe zum Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie angeordnet. According to the prior art, the power electronics and the electrolyte circuit of the redox flow battery are not thermally coupled. In particular, they have a thermally and fluidically separate cooling circuit. This disadvantage is eliminated with the present invention. The power electronics are in direct or indirect thermal contact with the electrolyte fluid. For example, at least one electrolyte circuit of the redox flow battery is used as the cooling circuit for the power electronics. This results in the advantage that the redox flow battery and the power electronics with a small distance, that can be arranged in close proximity to each other, so that there are short electrical lines between the redox flow battery and the power electronics. Consequently, the power electronics are advantageously arranged in immediate spatial proximity to the electrolyte circuit of the redox flow battery.

Die thermische Kopplung der Leistungselektronik und der Elektrolytflüssigkeit kann über einen indirekten thermischen Kontakt, beispielsweise mittels eines thermisch gut leitenden Wärmemediums, erfolgen. Hierbei kann das Wärmemedium an der Leistungselektronik und/oder dem Elektrolytkreislauf angeordnet sein. The thermal coupling of the power electronics and the electrolyte liquid can be effected via an indirect thermal contact, for example by means of a thermally well-conductive heat medium. In this case, the heat medium can be arranged on the power electronics and / or the electrolyte circuit.

Vorteilhafterweise bildet die wenigstens eine Elektrolytflüssigkeit ein großes Wärmereservoir aus, welches für die Aufnahme einer Abwärme der Leistungselektronik verwendet werden kann. Advantageously, the at least one electrolyte liquid forms a large heat reservoir, which can be used to absorb waste heat from the power electronics.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass typische Elektrolytflüssigkeiten eine zu Wasser vergleichbar große Wärmekapazität aufweisen. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die Abwärme der Leistungselektronik bestenfalls annähernd vollständig durch die Elektrolytflüssigkeit aufgenommen werden kann. Another advantage of the device according to the invention is that typical electrolyte liquids have a heat capacity comparable to water. This advantageously ensures that the waste heat of the power electronics can be at best almost completely absorbed by the electrolyte fluid.

Weiterhin sind für typische, nach dem Stand der Technik bekannte Redox-Flussbatterien große Mengen an Elektrolytflüssigkeit erforderlich, sodass dadurch, insbesondere über einen längeren Zeitraum, genügend Wärme oder Abwärme der Leistungselektronik durch die Elektrolytflüssigkeit aufgenommen werden kann, ohne dass sich die Temperatur der Elektrolytflüssigkeit signifikant erhöht. Furthermore, large quantities of electrolyte liquid are required for typical redox flow batteries known in the prior art, so that sufficient heat or waste heat from the power electronics can be absorbed by the electrolyte fluid, in particular over a relatively long period of time, without significantly affecting the temperature of the electrolyte fluid elevated.

Die Elektrolytflüssigkeit kann mit einer Wärmesenke thermisch gekoppelt werden, sodass die durch die Elektrolytflüssigkeit aufgenommene Abwärme der Leistungselektronik und die innerhalb der Redox-Flussbatterie erzeugte Wärme an die genannte Wärmesenke abgegeben werden kann. Bei einem Betrieb der Redox-Flussbatterie ergeben sich zusätzliche thermische Verluste (Abwärme) innerhalb der Redox-Flussbatterie, beispielsweise durch Verluste beim chemischen Prozess, durch ohmsche Verluste oder durch Verluste beim Betrieb von Pumpen, welche Pumpen zur Zirkulation der Elektrolytflüssigkeit verwendet werden. Weiterhin kann eine aktive Kühlung der Redox-Flussbatterie vorgesehen sein. The electrolyte fluid may be thermally coupled to a heat sink so that the waste heat of the power electronics received by the electrolyte fluid and the heat generated within the redox flow battery may be delivered to the aforementioned heat sink. Operation of the redox flux battery results in additional thermal losses (waste heat) within the redox flow battery, for example, losses in the chemical process, ohmic losses, or losses in operation of pumps, which pumps are used to circulate the electrolyte fluid. Furthermore, an active cooling of the redox flow battery can be provided.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Redox-Flussbatterie wird wenigstens eine Elektrolytflüssigkeit innerhalb eines Elektrolytkreislaufes der Redox-Flussbatterie zirkuliert. Weiterhin wird eine durch die Redox-Flussbatterie erzeugte elektrische Spannung mittels einer Leistungselektronik gewandelt. Erfindungsgemäß erfolgt eine direkte oder indirekte Kühlung der mit dem Elektrolytkreislauf thermisch gekoppelten Leistungselektronik mittels der Wärmekapazität der Elektrolytflüssigkeit. In the method according to the invention for operating a redox flow battery, at least one electrolyte fluid is circulated within an electrolyte circuit of the redox flow battery. Furthermore, an electrical voltage generated by the redox flux battery is converted by means of power electronics. According to the invention, direct or indirect cooling of the power electronics thermally coupled to the electrolyte circuit takes place by means of the heat capacity of the electrolyte fluid.

Mit anderen Worten erfolgt erfindungsgemäß eine Kühlung der der Redox-Flussbatterie zugeordneten Leistungselektronik mittels der mit der Leistungselektronik thermisch gekoppelten Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie. Dadurch kann die Wärmekapazität der Elektrolytflüssigkeit vorteilhaft für die Kühlung der für die Redox-Flussbatterie benötigten Leistungselektronik verwendet werden. Es ergeben sich zur bereits genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichartige und gleichwertige Vorteile. In other words, according to the invention, cooling of the power electronics associated with the redox flow battery takes place by means of the electrolytic fluid of the redox flow battery thermally coupled to the power electronics. As a result, the heat capacity of the electrolyte liquid can be advantageously used for cooling the power electronics required for the redox flow battery. There are the above-mentioned device according to the invention similar and equivalent advantages.

Bevorzugt umfasst die Redox-Flussbatterie die Leistungselektronik. Preferably, the redox flux battery includes the power electronics.

Hierbei kann eine Anordnung der Redox-Flussbatterie und der Leistungselektronik innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses vorgesehen sein. Insbesondere befindet sich die Leistungselektronik in der unmittelbaren Umgebung oder Nähe der Redox-Flussbatterie oder ist innerhalb dieser an Elementen, insbesondere an elektrolytführenden Elementen, der Redox-Flussbatterie angeordnet. Vorteilhafterweise werden dadurch Rohrleitungen, die beispielsweise zur Führung der Elektrolytflüssigkeit zur Leistungselektronik ausgebildet sind, bezüglich ihrer Längen möglichst gering gehalten. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz der Redox-Flussbatterie weiter gesteigert. In this case, an arrangement of the redox flow battery and the power electronics can be provided within a common housing. In particular, the power electronics are located in the immediate vicinity of or close to the redox flux battery or are arranged within the latter on elements, in particular on electrolyte-conducting elements, of the redox flow battery. Advantageously, pipelines, which are designed, for example, for guiding the electrolyte fluid to the power electronics, are kept as small as possible with regard to their lengths. Advantageously, this further increases the efficiency of the redox flow battery.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Redox-Flussbatterie einen Reaktor mit einer Mehrzahl von Membranen auf, wobei die Leistungselektronik an dem Reaktor angeordnet ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the redox flow battery has a reactor with a plurality of membranes, wherein the power electronics is arranged on the reactor.

Innerhalb des Reaktors der Redox-Flussbatterie erfolgt die Umsetzung von chemischer Energie in elektrische Energie mittels einer Oxidation und Reduktion, wobei eine Elektrolytflüssigkeit oxidiert und eine weitere Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie reduziert wird. Ferner sind innerhalb des Reaktors der Redox-Flussbatterie die Membranen stapelförmig angeordnet. Die Mehrzahl von Membranen bildet folglich einen Stapel von Membranen aus (engl. Stack). Within the reactor of the redox flux battery, the conversion of chemical energy into electrical energy takes place by means of oxidation and reduction, wherein an electrolyte liquid is oxidized and a further electrolyte liquid of the redox flow battery is reduced. Further, within the reactor of the redox flow battery, the membranes are stacked. The plurality of membranes thus form a stack of membranes.

Vorteilhafterweise ist die Leistungselektronik unmittelbar am Reaktor angeordnet, sodass Stromleitungen zur Führung der elektrischen Energie vom Reaktor zur Leistungselektronik bezüglich ihrer Länge möglichst gering ausgestaltet werden können. Eine Übertragung von elektrischen Strömen (elektrische Energie) über lange Stromleitung ist vorteilhafterweise nicht erforderlich. Dadurch werden vorteilhafterweise Verluste, die bei der Übertragung der elektrischen Energie vom Reaktor zur Leistungselektronik entstehen, verringert. Insgesamt wird dadurch die Gesamteffizienz der Redox-Flussbatterie verbessert. Advantageously, the power electronics are arranged directly on the reactor, so that power lines for guiding the electrical energy from the reactor to the power electronics with respect to their length can be designed as low as possible. A transmission of electrical currents (electrical energy) over a long power line is advantageously not required. As a result, losses that occur during the transmission of electrical energy from the reactor to the power electronics are advantageously reduced. Overall, this improves the overall efficiency of the redox flow battery.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung der Leistungselektronik am Reaktor der Redox-Flussbatterie ist durch die Anordnung der Leistungselektronik an einer der Endplatten des Stapels der Membranen gegeben. Typischerweise weisen die Endplatten des Stapels der Membranen eine verwindungssteife und relativ feste mechanische Ausgestaltung auf. Die Endplatten sind typischerweise mittels eines thermisch gut leitfähigen Materials, beispielsweise Metall, gebildet. Vorteilhafterweise wird dadurch die Übertragung der Wärme (Wärmeübertragung) von der Leistungselektronik auf die Elektrolytflüssigkeit verbessert. A particularly advantageous arrangement of the power electronics on the reactor of the redox flow battery is due to the arrangement of the power electronics on one of the end plates of the stack of Given membranes. Typically, the end plates of the stack of membranes have a torsionally rigid and relatively strong mechanical configuration. The end plates are typically formed by means of a thermally highly conductive material, for example metal. Advantageously, this improves the transfer of heat (heat transfer) from the power electronics to the electrolyte fluid.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Reaktor und der am Reaktor angeordneten Leistungselektronik eine thermisch leitende Schicht mit einem Wärmedurchgangskoeffizient größer gleich 10 W/(m²·K), insbesondere größer gleich 20 W/(m²·K), vorgesehen. In an advantageous development of the invention, a thermally conductive layer with a heat transfer coefficient greater than or equal to 10 W / (m ² · K), in particular greater than or equal to 20 W / (m ² · K), is provided between the reactor and the power electronics arranged on the reactor.

Weiterhin kann der Wärmedurchgangskoeffizient bevorzugt im Bereich von 20 W/(m²·K) bis 60 W/(m²·K) liegen. Furthermore, the heat transfer coefficient may preferably be in the range of 20 W / (m ² · K) to 60 W / (m ² · K).

Dadurch wird vorteilhafterweise die Wärmeübertragung von der Leistungselektronik zu der den Reaktor durchströmenden Elektrolytflüssigkeit verbessert. Als thermisch leitende Schicht können eine Paste, ein Wärmeleitpad, sowie ein Wärmeleitklebestoff vorgesehen sein. Die genannten thermisch leitenden Schichten weisen eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit und/oder einen besonders guten Wärmedurchgangskoeffizient auf, sodass die Übertragung der Abwärme der Leistungselektronik zur Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie optimiert wird. Insbesondere durchströmt eine genügend große Masse an Elektrolytflüssigkeit den Reaktor, sodass die Abwärme der Leistungselektronik, aufgrund des großen Massenstromes und hohen Wärmekapazität der Elektrolytflüssigkeit innerhalb des Reaktors, schnell und effizient abgeleitet werden kann. Durch die Anordnung der Leistungselektronik am Reaktor der Redox-Flussbatterie wird folglich eine gute und ausreichende Kühlung der Leistungselektronik ermöglicht. As a result, the heat transfer from the power electronics to the electrolyte flowing through the reactor is advantageously improved. As a thermally conductive layer may be provided a paste, a Wärmeleitpad, and a Wärmeleitklebestoff. The mentioned thermally conductive layers have a particularly good thermal conductivity and / or a particularly good heat transfer coefficient, so that the transmission of the waste heat of the power electronics to the electrolyte liquid of the redox flow battery is optimized. In particular, a sufficiently large mass of electrolyte liquid flows through the reactor, so that the waste heat of the power electronics, due to the large mass flow and high heat capacity of the electrolyte liquid within the reactor, can be dissipated quickly and efficiently. The arrangement of the power electronics on the reactor of the redox flow battery thus a good and sufficient cooling of the power electronics is possible.

Weiterhin kann eine Verbindung zwischen der Leistungselektronik und dem Reaktor vorgesehen sein, die einteilig geformt ist und folglich gute thermische Eigenschaften aufweist. Furthermore, a connection between the power electronics and the reactor can be provided, which is integrally molded and thus has good thermal properties.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Elektrolytkreislauf wenigstens eine Abzweigung auf, wobei mittels der Abzweigung wenigstens ein Teil des Massenstromes der Elektrolytflüssigkeit zur Leistungselektronik geleitet wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the electrolyte circuit has at least one branch, wherein at least part of the mass flow of the electrolyte liquid is conducted to the power electronics by means of the branch.

Mit anderen Worten wird an einer Stelle des Elektrolytkreislaufes der Redox-Flussbatterie ein Teilmassenstrom für die Kühlung der Leistungselektronik abgezweigt. Dieser Teilmassenstrom bildet einen fluidischen Bypass (sekundärer Elektrolytkreislauf) zum primären Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie aus. In other words, a partial mass flow for cooling the power electronics is diverted at one point of the electrolyte circuit of the redox flow battery. This partial mass flow forms a fluidic bypass (secondary electrolyte circuit) to the primary electrolyte circuit of the redox flow battery.

Vorteilhafterweise wird dadurch die Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie direkt oder indirekt als Kühlmittel für die Leistungselektronik verwendet. Advantageously, the electrolyte liquid of the redox flow battery is thereby used directly or indirectly as a coolant for the power electronics.

Bevorzugt ist an der Abzweigung ein Steuerventil angeordnet, sodass der abgezweigte Teilmassenstrom regelbar ist. Dadurch kann bei einem hohen Ladungsträgergehalt der Elektrolytflüssigkeit und dem daraus resultierenden niedrigen Massenstrom eine abrasive Belastung des Elektrolytkreislaufes reduziert werden. Ferner kann generell in Abhängigkeit des Ladungsträgerinhaltes und/oder Temperatur der Elektrolytflüssigkeit lokal der Massenstrom der Elektrolytflüssigkeit innerhalb des primären und/oder sekundären Elektrolytkreislaufes geregelt und/oder beispielsweise mit Pumpen gesteuert werden. Preferably, a control valve is arranged at the branch, so that the branched partial mass flow is adjustable. As a result, at a high charge carrier content of the electrolyte fluid and the resulting low mass flow, an abrasive load on the electrolyte circuit can be reduced. Furthermore, depending on the charge carrier content and / or temperature of the electrolyte liquid, the mass flow of the electrolyte liquid within the primary and / or secondary electrolyte circuit can be regulated locally and / or controlled, for example, by pumps.

Bevorzugt wird mit wenigstens einer Pumpe die Leitung des wenigstens einen Teils des Massenstromes (Teilmassenstrom) der Elektrolytflüssigkeit zur Leistungselektronik bewirkt. The line of the at least one part of the mass flow (partial mass flow) of the electrolyte fluid to the power electronics is preferably effected with at least one pump.

Die Pumpe kann hierbei über eine Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung angesteuert und/oder geregelt werden. Vorteilhafterweise wird dadurch der Teilmassenstrom, welcher aus dem primären Elektrolytkreislauf der Redox-Flussbatterie abgeleitet und zur Leistungselektronik geführt wird, geregelt. Zur Regelung oder Steuerung kann die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung die Temperatur der Redox-Flussbatterie, der Elektrolytflüssigkeit und/oder der Leistungselektronik berücksichtigen. Dadurch wird vorteilhafterweise die Kühlung der Leistungselektronik mittels der Elektrolytflüssigkeit weiter verbessert und an äußere und/oder innere Zustände der Redox-Flussbatterie angepasst. The pump can be controlled and / or regulated via a control and / or regulating device. Advantageously, this regulates the partial mass flow which is derived from the primary electrolyte circulation of the redox flow battery and conducted to the power electronics. For control or regulation, the control and / or regulating device can take into account the temperature of the redox flow battery, the electrolyte fluid and / or the power electronics. As a result, the cooling of the power electronics by means of the electrolyte fluid is advantageously further improved and adapted to external and / or internal states of the redox flow battery.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Elektrolytkreislauf mittels Rohrleitungen gebildet, wobei an wenigstens einer der Rohrleitungen ein Kühlelement zur Kühlung der innerhalb der Rohrleitung strömenden Elektrolytflüssigkeit vorgesehen ist. According to an advantageous development of the invention, the electrolyte circuit is formed by means of pipelines, wherein a cooling element for cooling the electrolyte flowing inside the pipeline is provided on at least one of the pipelines.

Vorteilhafterweise wird dadurch die innerhalb der Rohrleitung strömende Elektrolytflüssigkeit gekühlt. Die durch die Kühlung der Leistungselektronik aufgenommene Wärme kann daher, insbesondere zeitnah, mittels des Kühlelements wieder an die Umgebung der Redox-Flussbatterie abgegeben werden. Als Kühlelement sind Kühler oder Flussfelder vorgesehen. Zusätzlich zum genannten Kühlelement kann eine aktive Kühlung der Rohrleitungen und/oder der Elektrolytflüssigkeit vorgesehen sein, beispielsweise mittels eines Ventilators oder weiterer Kühlvorrichtungen. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass auch bei einer hohen Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe die Funktionsfähigkeit der Redox-Flussbatterie und der Leistungselektronik nicht nachteilig beeinträchtigt wird. Advantageously, this cools the electrolyte fluid flowing inside the pipeline. The heat absorbed by the cooling of the power electronics can therefore be discharged, in particular in a timely manner, by means of the cooling element back to the surroundings of the redox flow battery. As a cooling element radiator or flow fields are provided. In addition to the mentioned cooling element, an active cooling of the pipes and / or the electrolyte liquid can be provided, for example by means of a fan or other cooling devices. This will be advantageous Ensures that the functionality of the redox flow battery and the power electronics is not adversely affected even with a high power consumption or power output.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die von der Redox-Flussbatterie erzeugte elektrische Spannung auf eine höhere elektrische Gleich- oder Wechselspannung, insbesondere auf eine elektrische Gleich- oder Wechselspannung im Bereich von 200 V bis 400 V, gewandelt. According to an advantageous embodiment of the invention, the electrical voltage generated by the redox flux battery is converted to a higher electrical direct or alternating voltage, in particular to an electrical direct or alternating voltage in the range of 200 V to 400 V.

Für einen elektrischen Anschluss der Redox-Flussbatterie an ein Niederspannungsnetz erfolgt die Wandlung der von der Redox-Flussbatterie erzeugten elektrischen Spannung auf die höhere elektrische Gleich- oder Wechselspannung, beispielsweise mit wenigstens 200 V und höchstens 400 V, mittels der Leistungselektronik. Die Höhe des Wertes der elektrischen Gleich- oder Wechselspannung hängt vom Niederspannungsnetz, insbesondere vom Land, welches das Niederspannungsnetz umfasst, ab. Weiterhin kann die Höhe des Wertes der elektrischen Gleich- oder Wechselspannung von einer aus dem Niederspannungsnetz mittels einer Gleichrichtereinheit erzeugten Gleichspannung abhängen. Ferner ist im Falle einer Gleichspannungsanbindung eine Wandlung auf eine Gleichspannung im Bereich von 540 V bis 800 V vorgesehen. For an electrical connection of the redox flow battery to a low-voltage network, the conversion of the electrical voltage generated by the redox flux battery takes place on the higher electrical DC or AC voltage, for example, at least 200 V and at most 400 V, by means of the power electronics. The level of the value of the electrical direct or alternating voltage depends on the low-voltage network, in particular on the country comprising the low-voltage network. Furthermore, the level of the value of the electrical DC or AC voltage can depend on a DC voltage generated by the low-voltage network by means of a rectifier unit. Furthermore, in the case of a DC voltage connection, a conversion to a DC voltage in the range of 540 V to 800 V is provided.

Die Redox-Flussbatterie erzeugt hierbei typischerweise eine elektrische Gleichspannung, die im Bereich von 30 V bis 150 V liegen kann. Die bei der Umspannung oder Wandlung und/oder einer Potenzialtrennung der elektrischen Spannung erzeugte Abwärme der Leistungselektronik wird durch die Elektrolytflüssigkeit der Redox-Flussbatterie wenigstens teilweise aufgenommen und abgeführt. In this case, the redox flux battery typically generates a direct electrical voltage which may be in the range from 30 V to 150 V. The waste heat of the power electronics generated during the transformer or conversion and / or a potential separation of the electrical voltage is at least partially absorbed and removed by the electrolyte liquid of the redox flow battery.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below, and with reference to the drawings. Showing:

1 eine schematisierte Darstellung einer Redox-Flussbatterie, wobei eine Leistungselektronik an einer Endplatte eines Stapels von Membranen angeordnet ist; 1 a schematic representation of a redox flow battery, wherein a power electronics is arranged on an end plate of a stack of membranes;

2 eine vergrößerte schematisierte dreidimensionale Darstellung der unter 1 dargestellten Anordnung der Leistungselektronik an der Endplatte; und 2 an enlarged schematic three-dimensional representation of the 1 illustrated arrangement of the power electronics to the end plate; and

3 einen Ausschnitt eines schematisierten Elektrolytkreislaufes einer Redox-Flussbatterie, wobei der Elektrolytkreislauf eine Abzweigung aufweist. 3 a section of a schematic electrolyte circuit of a redox flow battery, wherein the electrolyte circuit has a branch.

Gleichartige oder äquivalente Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Similar or equivalent elements may be provided with the same reference numerals in the figures.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 dargestellt, die eine Redox-Flussbatterie 3 und eine Leistungselektronik 2 umfasst. In 1 is a schematic representation of a device 1 shown a redox flow battery 3 and power electronics 2 includes.

Die Redox-Flussbatterie 3 umfasst ferner eine erste und zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32. Hierbei zirkuliert die erste Elektrolytflüssigkeit 31 innerhalb eines ersten Elektrolytkreislaufes 311 und die zweite Elektrolytflüssigkeit 32 innerhalb eines zweiten Elektrolytkreislaufes 312 der Redox-Flussbatterie 3. Der erste und zweite Elektrolytkreiskauf 311, 312 weisen jeweils einen Behälter 4 für die innerhalb der Elektrolytkreisläufe 311, 312 zirkulierenden Elektrolytflüssigkeiten 31, 32 auf. Ferner umfassen der erste und zweite Elektrolytkreislauf 311, 312 jeweils wenigstens eine Pumpe 6, die die jeweilige Zirkulation der Elektrolytflüssigkeiten 31, 32 innerhalb der Elektrolytkreisläufe 311, 312 bewirkt. The redox flow battery 3 further comprises a first and second electrolyte liquid 31 . 32 , Here, the first electrolyte liquid circulates 31 within a first electrolyte circuit 311 and the second electrolyte liquid 32 within a second electrolyte circuit 312 the redox flow battery 3 , The first and second electrolyte circuit purchase 311 . 312 each have a container 4 for those inside the electrolyte circuits 311 . 312 circulating electrolyte fluids 31 . 32 on. Furthermore, the first and second electrolyte circuits comprise 311 . 312 in each case at least one pump 6 that the respective circulation of electrolyte fluids 31 . 32 within the electrolyte circuits 311 . 312 causes.

Die erste und zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 werden innerhalb eines Reaktors 10 der Redox-Flussbatterie 3 elektrochemisch gekoppelt. Hierfür weist der Reaktor 10 eine Mehrzahl von parallel angeordneten und gestapelten Membranen 8 auf. Die Membranen 8 bilden folglich einen Stapel aus Membranen 8 (Membranstapel) aus (engl. Stack). The first and second electrolyte liquids 31 . 32 be inside a reactor 10 the redox flow battery 3 electrochemically coupled. For this purpose, the reactor 10 a plurality of parallel arranged and stacked membranes 8th on. The membranes 8th thus form a stack of membranes 8th (Membrane stack) from (English stack).

Die erste und zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 werden jeweils über Rohrleitungen 12 zum Reaktor 10 geleitet und durchströmen innerhalb des Reaktors 10 die Membranen 8. Generell können für die Rohrleitungen 12 korrosionsbeständige Rohrleitungen, beispielsweise Rohrleitungen, die Plastik, Keramik und/oder Aluminiumoxide umfassen, vorgesehen sein. Das ist deshalb von Vorteil, da nach dem Stand der Technik bekannte und eine Mehrzahl typischer Elektrolytflüssigkeiten 31, 32 ätzend sind. The first and second electrolyte liquids 31 . 32 are each piping over 12 to the reactor 10 passed and flow through within the reactor 10 the membranes 8th , Generally, for the piping 12 corrosion-resistant pipelines, for example pipelines comprising plastics, ceramics and / or aluminum oxides. This is advantageous because known in the art and a plurality of typical electrolyte liquids 31 . 32 are corrosive.

Innerhalb des Reaktors 10 der Redox-Flussbatterie 3 erfolgt eine elektrochemische Reaktion zwischen der ersten und zweiten Elektrolytflüssigkeit 31, 32, die eine elektrische Spannung erzeugt. Beispielsweise können die erste und zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 auf Vanadium (V) basieren, sodass die erste Elektrolytflüssigkeit 31 V³⁺ und V²⁺ und die zweite Elektrolytflüssigkeit 32 VO²⁺ und VO₂ ⁺ Ionen umfasst. Wird die Redox-Flussbatterie 3 beladen, so werden die VO²⁺ Ionen der zweiten Elektrolytflüssigkeit 32 elektrochemisch zu VO₂ ⁺ Ionen an einer Anode der Redox-Flussbatterie 3 oxidiert. An einer Kathode der Redox-Flussbatterie 3 werden die V³⁺ Ionen zu V²⁺ Ionen reduziert. Beim Entladen der Redox-Flussbatterie 3, beispielsweise mittels eines Verbrauchers, werden die VO₂ ⁺ Ionen an der Kathode zu VO²⁺ reduziert und die V²⁺ Ionen an der Anode zu V³⁺ Ionen oxidiert. Inside the reactor 10 the redox flow battery 3 an electrochemical reaction takes place between the first and second electrolyte fluids 31 . 32 which generates an electrical voltage. For example, the first and second electrolyte liquids 31 . 32 based on vanadium (V), so that the first electrolyte fluid 31 V ³⁺ and V ²⁺ and the second electrolyte fluid 32 VO ²⁺ and VO ₂ ⁺ ions. Will the redox flow battery 3 loaded, so the VO ²⁺ ions of the second electrolyte fluid 32 electrochemically to VO ₂ ⁺ ions at an anode of the redox flux battery 3 oxidized. At a cathode of the redox flux battery 3 the V ³⁺ ions are reduced to V ²⁺ ions. When discharging the redox flow battery 3 For example, by means of a consumer, the VO ₂ ⁺ ions at the cathode are reduced to VO ²⁺ and the V ²⁺ ions at the anode are oxidized to V ³⁺ ions.

Die Redox-Flussbatterie 3 umfasst die Leistungselektronik 2, wobei die Leistungselektronik 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel am Reaktor 10 der Redox-Flussbatterie 3 angeordnet ist. Genauer ist die Leistungselektronik 2 an einer in 1 nicht dargestellten Endplatte 14 (siehe 2) des Stapels der Membranen 8 angeordnet. Das ist deshalb von Vorteil, da die Endplatten 14 des Stapels der Membranen 8 typischerweise eine gute und ausreichende Wärmeleitfähigkeit oder einen guten und ausreichenden Wärmedurchgangskoeffizient aufweisen, sodass die Abwärme der Leistungselektronik 2 über die Endplatten 14 an die den Reaktor 10 durchströmende erste und/oder zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 abgegeben werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise eine ausreichende und effiziente Kühlung der Leistungselektronik 2 mittels der ersten und/oder zweiten Elektrolytflüssigkeit 31, 32 ermöglicht. The redox flow battery 3 includes the power electronics 2 , where the power electronics 2 in the illustrated embodiment, the reactor 10 the redox flow battery 3 is arranged. More precise is the power electronics 2 at an in 1 not shown end plate 14 (please refer 2 ) of the stack of membranes 8th arranged. This is advantageous because the end plates 14 of the pile of membranes 8th typically have a good and sufficient thermal conductivity or a good and sufficient heat transfer coefficient, so that the waste heat of the power electronics 2 over the end plates 14 to the reactor 10 flowing through first and / or second electrolyte liquid 31 . 32 can be delivered. This advantageously provides sufficient and efficient cooling of the power electronics 2 by means of the first and / or second electrolyte fluid 31 . 32 allows.

Zur Leitung der von der Redox-Flussbatterie 3 erzeugten elektrischen Energie zur Leistungselektronik 2 sind nicht dargestellte Stromleitungen mit einem genügend großen Querschnitt vorgesehen. To conduct the from the redox flow battery 3 generated electrical energy to power electronics 2 not shown power lines are provided with a sufficiently large cross-section.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung oder Befestigung der Leistungselektronik 2 an einer der Endplatten 14 des Stapels der Membranen 8 ist, dass die Endplatten 14 des Stapels typischerweise verwindungssteif und thermisch gut belastbar sind. Zwischen der Leistungselektronik 2 und der Endplatte 14 können eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitpad und/oder ein Wärmeleitklebstoff vorgesehen sein. Eine stoff- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Leistungselektronik 2 und der Endplatte 14 des Reaktors 10, beispielsweise mittels des Wärmeleitklebstoffes und/oder einer einteiligen Verbindung, kann vorgesehen sein. Überdies kann eine Anordnung einer weiteren Leistungselektronik an einer weiteren Endplatte des Stapels der Membranen 8 vorgesehen sein. Another advantage of the arrangement or attachment of the power electronics 2 on one of the end plates 14 of the pile of membranes 8th is that the end plates 14 of the stack are typically torsionally rigid and thermally resistant. Between the power electronics 2 and the end plate 14 For example, a thermal paste, a heat conducting pad and / or a heat conducting adhesive may be provided. A material and / or non-positive connection between the power electronics 2 and the end plate 14 of the reactor 10 For example, by means of the heat-conducting adhesive and / or a one-piece compound may be provided. Moreover, an arrangement of another power electronics on another end plate of the stack of membranes 8th be provided.

In 2 ist eine vergrößerte dreidimensionale schematische Darstellung der unter 1 dargestellten Anordnung der Leistungselektronik 2 an der Endplatte 14 dargestellt. In 2 is an enlarged three-dimensional schematic representation of the 1 illustrated arrangement of the power electronics 2 at the end plate 14 shown.

Hierbei zeigt 2 exemplarisch drei aufeinander und parallel gestapelte Membranen 8. Der Stapel der Membranen 8 wird durch die wenigstens eine Endplatte 14 begrenzt. An der Endplatte 14 des Stapels der Membranen 8 ist die Leistungselektronik 2 stoff- und/oder kraftschlüssig und in gutem thermischem Kontakt angeordnet. Dadurch wird die von der Leistungselektronik 2 erzeugte Abwärme bei der Umspannung oder Wandlung der elektrischen Spannung der Redox-Flussbatterie 3 über die typischerweise gut leitende Endplatte 14 an die erste und/oder zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 abgegeben. Hierbei durchströmen die erste und zweite Elektrolytflüssigkeit 31, 32 den Stapel der Membranen 8, wodurch die elektrische Spannung der Redox-Flussbatterie 3 erzeugt wird. This shows 2 exemplarily three successive and parallel stacked membranes 8th , The pile of membranes 8th is through the at least one end plate 14 limited. At the end plate 14 of the pile of membranes 8th is the power electronics 2 material and / or non-positive and arranged in good thermal contact. This will be the power electronics 2 generated waste heat during the transformer or conversion of the electrical voltage of the redox flow battery 3 over the typically good conducting end plate 14 to the first and / or second electrolyte fluid 31 . 32 issued. In this case, flow through the first and second electrolyte fluid 31 . 32 the stack of membranes 8th , reducing the electrical voltage of the redox flow battery 3 is produced.

Bevorzugt ist eine lösbare Verbindung zwischen der Leistungselektronik 2 und der Endplatte 14, beispielsweise mittels einer Schraube, vorgesehen. Weiterhin kann eine Klebeverbindung, beispielsweise mittels eines Wärmeleitklebstoffes, vorgesehen sein. Preferred is a detachable connection between the power electronics 2 and the end plate 14 , For example by means of a screw provided. Furthermore, an adhesive bond, for example by means of a Wärmeleitklebstoffes be provided.

3 zeigt einen Ausschnitt eines schematisierten primären Elektrolytkreislaufes 311, 312, wobei der primäre Elektrolytkreislauf 311, 312 der Redox-Flussbatterie wenigstens eine Abzweigung 16 aufweist. 3 shows a section of a schematic primary electrolyte circuit 311 . 312 , wherein the primary electrolyte circuit 311 . 312 the redox flow battery at least one branch 16 having.

Hierbei ist der primäre Elektrolytkreislauf 311, 312 mittels Rohrleitungen 12 gebildet. An einer Stelle der Rohrleitung 12 ist eine Abzweigung 16 vorgesehen, die die innerhalb des primären Elektrolytkreislaufes 311, 312 zirkulierende Elektrolytflüssigkeit 31, 32 direkt zur Leistungselektronik 2 leitet. Dadurch wird die Abwärme der Leistungselektronik 2 direkt durch die Elektrolytflüssigkeit 31, 32 aufgenommen. Mit anderen Worten sind die Elektrolytflüssigkeiten 31, 32 und die Leistungselektronik 2 in thermischem Kontakt, wobei die Elektrolytflüssigkeit 31, 32 ein Kühlmittel zur Kühlung der Leistungselektronik 2 ausbildet. Here is the primary electrolyte circuit 311 . 312 by means of pipelines 12 educated. At one point of the pipeline 12 is a turnoff 16 provided within the primary electrolyte circuit 311 . 312 circulating electrolyte fluid 31 . 32 directly to the power electronics 2 passes. As a result, the waste heat of the power electronics 2 directly through the electrolyte fluid 31 . 32 added. In other words, the electrolyte fluids 31 . 32 and the power electronics 2 in thermal contact, wherein the electrolyte liquid 31 . 32 a coolant for cooling the power electronics 2 formed.

Nach der Aufnahme der Abwärme der Leistungselektronik 2 wird die Elektrolytflüssigkeit 31, 32 an einer weiteren Abzweigung 16 zum primären Elektrolytkreislauf 311, 312 der Redox-Flussbatterie 3 zurückgeführt. Mit anderen Worten ist die Leistungselektronik 2 innerhalb eines sekundären Elektrolytkreislaufes 313 der Redox-Flussbatterie 3 angeordnet. Hierbei kann der Massenstrom der Elektrolytflüssigkeit 31, 32, beispielsweise mittels Steuerventilen oder Massenflussreglern, innerhalb des sekundären Elektrolytkreislaufes 313 geregelt und/oder gesteuert werden. After recording the waste heat of the power electronics 2 becomes the electrolyte fluid 31 . 32 at another junction 16 to the primary electrolyte circuit 311 . 312 the redox flow battery 3 recycled. In other words, the power electronics 2 within a secondary electrolyte circuit 313 the redox flow battery 3 arranged. Here, the mass flow of the electrolyte liquid 31 . 32 For example, by means of control valves or mass flow controllers, within the secondary electrolyte circuit 313 be controlled and / or controlled.

Zur Kühlung der Elektrolytflüssigkeit 31, 32 können Kühler 18 mit Kühlfinnen 180 vorgesehen sein. Hierbei sind die Kühlfinnen 180 der Kühler 18 direkt an den Rohrleitungen 12 des primären Elektrolytkreislaufes 311, 312 und/oder des sekundären Elektrolytkreislaufes 313 angeordnet. Dadurch wird vorteilhafterweise die innerhalb der Elektrolytkreisläufe 311, 312, 313 zirkulierende Elektrolytflüssigkeit 31, 32 gekühlt. Die durch die Elektrolytflüssigkeit 31, 32 aufgenommene Wärme (Abwärme) der Leistungselektronik 2 wird dadurch vorteilhafterweise zeitnah wieder an eine Umgebung der Redox-Flussbatterie 3 abgegeben. For cooling the electrolyte fluid 31 . 32 can coolers 18 with cooling fins 180 be provided. Here are the cooling fins 180 the cooler 18 directly on the pipes 12 of the primary electrolyte circuit 311 . 312 and / or the secondary electrolyte circuit 313 arranged. As a result, advantageously within the electrolyte circuits 311 . 312 . 313 circulating electrolyte fluid 31 . 32 cooled. The through the electrolyte fluid 31 . 32 absorbed heat (waste heat) of the power electronics 2 is thereby advantageously promptly back to an environment of the redox flow battery 3 issued.

Eine zusätzliche Kühlung der Elektrolytflüssigkeit 31, 32 mittels weiterer Kühlvorrichtungen, beispielsweise mittels eines Ventilators, kann vorgesehen sein. Weiterhin ist darauf zu achten, dass die Rohrleitungen 12 oder die für die Rohrleitungen 12 verwendeten Materialien zusätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit oder einen guten Wärmedurchgangskoeffizient aufweisen, sodass eine bestmögliche Wärmeübertragung von der Elektrolytflüssigkeit 31, 32 zur Umgebung beziehungsweise zu einer Wärmesenke ermöglicht wird. An additional cooling of the electrolyte fluid 31 . 32 by means of further cooling devices, for example by means of a fan, can be provided. Furthermore, make sure that the piping 12 or for the piping 12 used materials additionally have good thermal conductivity or a good heat transfer coefficient, so that the best possible heat transfer from the electrolyte fluid 31 . 32 to the environment or to a heat sink is enabled.

Es wird folglich eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Redox-Flussbatterie 3 und eine Leistungselektronik 2 zur Wandlung oder Umspannung der von der Redox-Flussbatterie 3 erzeugten elektrischen Spannung umfasst, wobei die Leistungselektronik 2 mittels der innerhalb der Redox-Flussbatterie 3 zirkulierenden Elektrolytflüssigkeiten 31, 32 gekühlt wird. Dadurch wird eine vorteilhafte und effiziente Kühlung der Leistungselektronik 2 ermöglicht. Zudem werden durch die unmittelbare Anordnung der Leistungselektronik 2 an und/oder innerhalb der Redox-Flussbatterie 3 die elektrischen Stromleitungen zur Übertragung der elektrischen Energie von der Redox-Flussbatterie 3 zur Leistungselektronik 3 bezüglich ihrer Länge minimiert. Dadurch wird vorteilhafterweise die Gesamteffizienz der Redox-Flussbatterie 3 gesteigert. It is therefore proposed a device that a redox flow battery 3 and power electronics 2 for conversion or transduction of the redox flow battery 3 generated electrical voltage includes, the power electronics 2 by means of within the redox flow battery 3 circulating electrolyte fluids 31 . 32 is cooled. This results in an advantageous and efficient cooling of the power electronics 2 allows. In addition, the immediate arrangement of the power electronics 2 at and / or within the redox flow battery 3 the electrical power lines for transmitting the electrical energy from the redox flow battery 3 to power electronics 3 minimized in terms of their length. This advantageously results in the overall efficiency of the redox flow battery 3 increased.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, or other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Contraption ( 1 ), comprising power electronics ( 2 ) and a redox flux battery ( 3 ), the redox flux battery ( 3 ) at least one within an electrolyte cycle ( 311 . 312 ) of the redox flow battery ( 3 ) circulating electrolyte fluid ( 31 . 32 ) and the power electronics ( 2 ) to a conversion of the redox flow battery ( 3 ) is formed, characterized in that the power electronics ( 2 ) and the electrolyte circuit ( 311 . 312 ) are configured, coupled and / or arranged such that cooling of the power electronics ( 2 ) by means of the electrolyte liquid ( 31 . 32 ) he follows.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the redox flux battery ( 3 ) the power electronics ( 2 ).

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the redox flux battery ( 3 ) a reactor ( 10 ) with a plurality of membranes ( 8th ), wherein the power electronics ( 2 ) on the reactor ( 10 ) is arranged.

Contraption ( 1 ) according to claim 3, characterized in that between the reactor ( 10 ) and at the reactor ( 10 ) arranged power electronics ( 2 ) a thermally conductive layer having a heat transfer coefficient greater than or equal to 10 W / (m ² · K) is provided.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte circuit ( 311 . 312 ) at least one branch ( 16 ), wherein by means of the branch ( 16 ) at least a part of the mass flow of the electrolyte liquid ( 31 . 32 ) to the power electronics ( 2 ).

Contraption ( 1 ) according to claim 5, with a pump ( 6 ), which is adapted to the line of the at least part of the mass flow of the electrolyte liquid ( 31 . 32 ) to the power electronics ( 2 ) to effect.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte circuit ( 311 . 312 ) by means of pipelines ( 12 ) is formed, wherein on at least one of the pipes ( 12 ) a cooling element ( 18 ) for cooling within the pipeline ( 12 ) flowing electrolyte fluid ( 31 . 32 ) is provided.

Method for operating a redox flow battery ( 3 ), in which at least one electrolyte fluid ( 31 . 32 ) within an electrolyte circuit ( 311 . 312 ) of the redox flow battery ( 3 ), in which one of the redox flow battery ( 3 ) generated by means of power electronics ( 2 ) is converted, and in which a cooling of the with the electrolyte circuit ( 311 . 312 ) thermally coupled power electronics ( 2 ) by means of the electrolyte liquid ( 31 . 32 ) he follows.

Method according to claim 8, wherein the of the redox flow battery ( 3 ) electrical voltage generated by the power electronics is converted to a higher electrical DC or AC voltage.

Method according to claim 8 or 9, wherein at least part of the mass flow of the electrolyte liquid ( 31 . 32 ) to the power electronics ( 2 ).