一种全钒液流电池标准化在线旁路模块的制作方法

1.本发明涉及取暖器技术领域，特别涉及一种全钒液流电池标准化在线旁路模块。


背景技术：

2.全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。
3.现有的全钒液流电池在使用时具有一定的弊端，现有的全钒液流电池在使用时，电堆部件多为工程塑料，会随着时间的推移逐渐老化，当其中一组电堆出现问题是，容易使得整个全钒液流电池不能使用，无法满足人们的需求，为此，我们提出一种全钒液流电池标准化在线旁路模块。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，包括全钒液流电池主体；其中，所述全钒液流电池由电堆、钒电解液储罐、循环泵、管路和充放电模块组成；若干组所述电堆之间采用灵活的柔性连接方式，所述电堆设置为在线和旁路两种状态，电堆处于在线状态时，然而当某个电堆出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体的安全可靠稳定的运行，旁路控制可根据情况采用近控或远控两种方式。
7.优选的，所述电堆由若干组单片电池串联组成。
8.优选的，所述单片电池由离子交换膜、电极、导电板、液流框板和若干组密封圈构成，所述单片电池的内部设置有电极微孔流道。
9.优选的，所述电极由石墨毡构成。
10.优选的，所述电极、导电板和离子交换膜均设置在液流框板的内部，所述电极位于导电板和离子交换膜之间。
11.优选的，所述液流框板的下部设置有钒电解液进液支路流道，所述液流框板的上部设置有钒电解液出液支路流道。
12.优选的，所述管路的两端分别与钒电解液储罐和电堆连通，所述循环泵通过管路与钒电解液储罐连通，所述循环泵上设置有与电堆连通的进液主路流道。
13.优选的，两组所述密封圈对称设置在液流框板上下两端，并分别与钒电解液进液支路流道和钒电解液出液支路流道匹配连接。
14.优选的，所述钒电解液储罐的内部存储有钒电解液，所述钒电解液通过进液主路流道流进电堆，经液流框板下部的钒电解液进液支路流道均匀分流后自下而上均匀流过单片电池电极微孔流道进行电化学反应，反应后的钒电解液经过液流框板上部的钒电解液出液支路流道均匀汇流后流出电堆，再通过管路流回钒电解液储罐中。
15.优选的，所述电堆采用密封设计。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17.通过设置的全钒液流电池主体，各电堆之间采用灵活的柔性连接方式，将每个电堆都分为在线和旁路两种状态，当正常工作时，各电堆均处于在线状态，然而当某个电堆出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体的安全可靠稳定的运行，方便人们使用，整个装置结构简单。
附图说明
18.图1为本发明一种全钒液流电池标准化在线旁路模块的sbms系统图。
19.图2为本发明一种全钒液流电池标准化在线旁路模块中电堆在线状态时sbms系统图。
20.图3为本发明一种全钒液流电池标准化在线旁路模块中电堆旁路状态时sbms系统图。
21.图4为本发明一种全钒液流电池标准化在线旁路模块中全钒液流电池主体的局部结构图。
22.图5为本发明一种全钒液流电池标准化在线旁路模块中电堆的局部结构图。
23.图中：1、全钒液流电池主体；2、电堆；3、钒电解液储罐；4、循环泵；5、管路；6、充放电模块；7、离子交换膜；8、电极；9、导电板；10、液流框板；11、密封圈；12、钒电解液进液支路流道；13、钒电解液出液支路流道。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。此外，下文为了描述方便，所引用的“上”、“下”、“左”、“右”等于附图本身的上、下、左、右等方向一致，下文中的“第一”、“第二”等为描述上加以区分，并没有其他特殊含义
25.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.实施例1
27.参照图1-5所示，一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，包括全钒液流电池主体1；其中，全钒液流电池1由电堆2、钒电解液储罐3、循环泵4、管路5和充放电模块6组成；若干组电堆2之间采用灵活的柔性连接方式，电堆2设置为在线和旁路两种状态，电堆2处于在线状态时，然而当某个电堆2出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆2的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体1的安全可靠稳定的运行，旁路控制
可根据情况采用近控或远控两种方式。
28.电堆2由若干组单片电池串联组成。
29.单片电池由离子交换膜7、电极8、导电板9、液流框板10和若干组密封圈11构成，单片电池的内部设置有电极微孔流道。
30.电极8由石墨毡构成。
31.电极8、导电板9和离子交换膜7均设置在液流框板10的内部，电极8位于导电板9和离子交换膜7之间。
32.液流框板10的下部设置有钒电解液进液支路流道12，液流框板10的上部设置有钒电解液出液支路流道13。
33.管路5的两端分别与钒电解液储罐3和电堆2连通，循环泵4通过管路5与钒电解液储罐3连通，循环泵4上设置有与电堆2连通的进液主路流道。
34.两组密封圈11对称设置在液流框板10上下两端，并分别与钒电解液进液支路流道12和钒电解液出液支路流道13匹配连接。
35.钒电解液储罐3的内部存储有钒电解液，钒电解液通过进液主路流道流进电堆2，经液流框板10下部的钒电解液进液支路流道12均匀分流后自下而上均匀流过单片电池电极微孔流道进行电化学反应，反应后的钒电解液经过液流框板10上部的钒电解液出液支路流道13均匀汇流后流出电堆2，再通过管路5流回钒电解液储罐3中。
36.电堆2采用密封设计。
37.全钒液流电池的最大优点是安全性和长寿命，钒电池充放电过程不发生物相变化，仅是四种价态钒离子的相互转化从而使化学能和电能之间进行相互转换。只要规范操作，保证密封，不使钒电池发生过充过放等情况，钒电解液的理论使用寿命是无限的，即使发生一些意外使得钒电解液成分发生改变，也可以通过后期加入适当试剂把电解液调整回合格状态。
38.我国发展钒电池的优势：1.钒储量最多：中国拥有世界最丰富的钒资源，储量占全球比34％；2.根据应用场景需求，灵活设计功率与容量：储能是促进可再生能源发展，保障电力系统安全稳定的重要支撑技术。
39.钒液流电池的优势：1.全钒液流电池因其水基储能介质而拥有更高的安全性；常温、常压工作，无潜在的爆炸或着火风险，发生故障时很容易使电解液停止流动，中止电池内部反应；2.在循环次数寿命、全生命周期度电成本、独立设计保证自放电率极低、环境友好、可持续性发展以及资源可回收性等关键性能指标具有明显优势；3.在输出功率为数千瓦至数百兆瓦，储能容量数小时以上级的规模化固定储能场合，具有明显的优势，是大规模高效储能技术的首选技术之一；4.维护、回收成本低：针对需要维护的部分，单独回收；电解液很容易回收，简单处理后可无限循环利用。
40.通过设置的全钒液流电池主体1，各电堆2之间采用灵活的柔性连接方式，将每个电堆2都分为在线和旁路两种状态，当正常工作时，各电,2均处于在线状态，然而当某个电堆2出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆2的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体1的安全可靠稳定的运行，方便人们使用，整个装置结构简单。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于，包括：全钒液流电池主体(1)；其中，所述全钒液流电池(1)由电堆(2)、钒电解液储罐(3)、循环泵(4)、管路(5)和充放电模块(6)组成；若干组所述电堆(2)之间采用灵活的柔性连接方式，所述电堆(2)设置为在线和旁路两种状态，电堆(2)处于在线状态时，然而当某个电堆(2)出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆(2)的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体(1)的安全可靠稳定的运行。2.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述电堆(2)由若干组单片电池串联组成。3.根据权利要求2所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述单片电池由离子交换膜(7)、电极(8)、导电板(9)、液流框板(10)和若干组密封圈(11)构成，所述单片电池的内部设置有电极微孔流道。4.根据权利要求3所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述电极(8)由石墨毡构成。5.根据权利要求4所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述电极(8)、导电板(9)和离子交换膜(7)均设置在液流框板(10)的内部，所述电极(8)位于导电板(9)和离子交换膜(7)之间。6.根据权利要求5所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述液流框板(10)的下部设置有钒电解液进液支路流道(12)，所述液流框板(10)的上部设置有钒电解液出液支路流道(13)。7.根据权利要求6所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述管路(5)的两端分别与钒电解液储罐(3)和电堆(2)连通，所述循环泵(4)通过管路(5)与钒电解液储罐(3)连通，所述循环泵(4)上设置有与电堆(2)连通的进液主路流道。8.根据权利要求7所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：两组所述密封圈(11)对称设置在液流框板(10)上下两端，并分别与钒电解液进液支路流道(12)和钒电解液出液支路流道(13)匹配连接。9.根据权利要求8所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述钒电解液储罐(3)的内部存储有钒电解液，所述钒电解液通过进液主路流道流进电堆(2)，经液流框板(10)下部的钒电解液进液支路流道(12)均匀分流后自下而上均匀流过单片电池电极微孔流道进行电化学反应，反应后的钒电解液经过液流框板(10)上部的钒电解液出液支路流道(13)均匀汇流后流出电堆(2)，再通过管路(5)流回钒电解液储罐(3)中。10.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，其特征在于：所述电堆(2)采用密封设计。

技术总结
本发明公开了一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，包括全钒液流电池主体；其中，所述全钒液流电池由电堆、钒电解液储罐、循环泵、管路和充放电模块组成；若干组所述电堆之间采用灵活的柔性连接方式。本发明的一种全钒液流电池标准化在线旁路模块，通过设置的全钒液流电池主体，各电堆之间采用灵活的柔性连接方式，将每个电堆都分为在线和旁路两种状态，当正常工作时，各电堆均处于在线状态，然而当某个电堆出现故障时，通过判断将自动切换为旁路状态，从而对其他电堆的工作状态不产生任何影响，保证了全钒液流电池主体的安全可靠稳定的运。运。运。


技术研发人员：李鑫 余玲
受保护的技术使用者：合肥沃工电气自动化有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/11