專利名稱：一種液流電池用旁路電流斷流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種斷流器，特別是一種液流電池用旁路電流斷流器，其用于液流電池的旁路電流的消除。
背景技術(shù)：
通常，液流電池是指電池的正負(fù)極反應(yīng)物中至少一方為液態(tài)流體，如全釩液流電池、鋅/溴液流電池等。液流電池與通常的蓄電池的顯著區(qū)別主要體現(xiàn)在如下方面:液流電池的功率決定于電堆中單電池的節(jié)數(shù)和每個(gè)電極極板面積的大小，而儲(chǔ)能容量則取決于儲(chǔ)液罐的容積和活性物質(zhì)的濃度。因此，液流電池功率與儲(chǔ)能容量可單獨(dú)設(shè)計(jì)。液流電池適于大規(guī)模蓄電，尤其適合于火力發(fā)電及核電站的電網(wǎng)調(diào)峰，以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的平滑輸出。現(xiàn)有的大規(guī)模液流電池在運(yùn)行過(guò)程中，電解液在電堆中循環(huán)流動(dòng)，即電解液由循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)從電解液進(jìn)口總管流入電堆，經(jīng)電堆中各電極間的通道，由出口總管流出，進(jìn)入儲(chǔ)液罐，這是一種統(tǒng)一供應(yīng)電解液給各單電池的方法，具有諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，共用電解液進(jìn)出口總管會(huì)引發(fā)產(chǎn)主旁路電流的問(wèn)題，這是由于離子通道和電子通道的存在會(huì)在電池內(nèi)部產(chǎn)生旁路電流，從而降低電池效率和使用壽命。申請(qǐng)人在研究中發(fā)現(xiàn)，旁路電流的產(chǎn)生主要是由于共有電解液通道所造成的，因此如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)性電解液的斷流流動(dòng)成為解決旁路電流的要點(diǎn)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN202178330U提出了一種斷流器，其包括杠桿斷流槽，該杠桿斷流槽通過(guò)軸鉸接于支撐結(jié)構(gòu)上，電解液流入時(shí)，可使所述杠桿斷流槽的力矩改變，平衡破壞，其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，電解液流出，其自動(dòng)復(fù)原到平衡位置。該斷流器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，由于其只有一個(gè)杠桿斷流槽，當(dāng)電解液從杠桿斷流槽中流出時(shí)，電解液實(shí)際處于連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，真正斷流只有在杠桿斷流槽處于平衡狀態(tài)下才能出現(xiàn)，同時(shí)其整體內(nèi)置于儲(chǔ)液罐中，不便于人工調(diào)節(jié)檢修。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102148388A公開的一種可以減小旁路電流的液流電池系統(tǒng)，其核心思想在于通過(guò)儲(chǔ)液罐中的多個(gè)隔板，同時(shí)利用各種傳感器如差壓變送器、液面感應(yīng)裝置及時(shí)間繼電器等來(lái)實(shí)現(xiàn)電解液的斷流和流動(dòng)。但該裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且只要在采用多儲(chǔ)液罐和多隔板的情況下才能實(shí)現(xiàn)100%的斷流，在這種情況下控制部分更加復(fù)雜。。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，提出一種液流電池用旁路電流斷流器。本實(shí)用新型的構(gòu)想是，借鑒渦輪、風(fēng)扇輪的結(jié)構(gòu)，將其中的“葉輪”用均勻垂直分布于支撐桿上的儲(chǔ)液腔代替。當(dāng)其中的一個(gè)儲(chǔ)液腔流入電解液同時(shí)由于重心偏離開始旋轉(zhuǎn)流出電解液的時(shí)候，回液管流出的電解液馬上進(jìn)入旁邊的儲(chǔ)液腔，依次循環(huán)下去實(shí)現(xiàn)連續(xù)性電解液的間歇流出。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:采用斷流裝置，其特征在于，采用了回液管與斷流裝置配合，斷流裝置由支撐桿、儲(chǔ)液腔、骨架油封及阻尼調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成，其中，支撐桿水平穿透儲(chǔ)液罐的側(cè)壁，支撐桿兩端均伸出儲(chǔ)液罐的側(cè)壁，支撐桿的一端上安裝阻尼調(diào)節(jié)裝置，儲(chǔ)液腔均勻分布于支撐桿周圍并與支撐桿為一體結(jié)構(gòu)。其特征在于，儲(chǔ)液腔的數(shù)量大于或等于3個(gè)。其特征在于，支撐桿與儲(chǔ)液罐側(cè)壁之間的密封口位于儲(chǔ)液罐電解液液面之上，通過(guò)骨架油封進(jìn)行密封。其特征在于，阻尼調(diào)節(jié)裝置固定于儲(chǔ)液罐的外壁上。其特征在于，回液管的管口到儲(chǔ)液腔中心的連線與儲(chǔ)液腔中心線間具有一定的夾角，該夾角在5°C 30°C范圍。其特征在于，回液管上設(shè)置有電解液緩沖腔。本實(shí)用新型工作原理如下:電解液從回液管流出進(jìn)入本實(shí)用新型的其中一個(gè)儲(chǔ)液腔，當(dāng)儲(chǔ)液腔重力大于支撐桿旋轉(zhuǎn)阻力時(shí)，支撐桿連同儲(chǔ)液腔一起旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)液腔中的電解液流入儲(chǔ)液罐中，同時(shí)從回液管流出的電解液流入旁邊的儲(chǔ)液腔中，依次循環(huán)，實(shí)現(xiàn)斷流。當(dāng)支撐桿旋轉(zhuǎn)阻力較大或較小無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)斷流時(shí)，則可通過(guò)支撐桿端頭的阻尼調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至儲(chǔ)液腔旋轉(zhuǎn)頻率能夠滿足斷流目的。本實(shí)用新型具有斷流效果好、易于維修、便于控制、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能使連續(xù)流入儲(chǔ)液罐的電解液間歇性的流出。

圖1、本實(shí)用新型采用的多個(gè)儲(chǔ)液腔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、本實(shí)用新型安裝于儲(chǔ)液罐中的示意圖。圖3、本實(shí)用新型通過(guò)支撐桿和骨架油封與儲(chǔ)液罐配連的示意圖。圖4、本實(shí)用新型的采用的斷流器裝置基本結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中，1、第一儲(chǔ)液腔；2、第二儲(chǔ)液腔；3、第三儲(chǔ)液腔；4、第四儲(chǔ)液腔；5、第五儲(chǔ)液腔；6、第六儲(chǔ)液腔；7固定孔；8、儲(chǔ)液腔口 ；9、回液管；10、緩沖腔；11、儲(chǔ)液罐；12、支撐桿；13、阻尼調(diào)節(jié)裝置；14、骨架油封。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型采用括液腔(包括第一儲(chǔ)液腔1、第二儲(chǔ)液腔2、第三儲(chǔ)液腔3、第四儲(chǔ)液腔4、第五儲(chǔ)液腔5、第六儲(chǔ)液腔6)、支撐桿12、回液管9、骨架油封14及阻尼調(diào)節(jié)裝置13。其中，儲(chǔ)液腔(包括第一儲(chǔ)液腔1、第二儲(chǔ)液腔2、第三儲(chǔ)液腔
3、第四儲(chǔ)液腔4、第五儲(chǔ)液腔5、第六儲(chǔ)液腔6)垂直均勻分布構(gòu)成環(huán)繞于支撐桿的圓柱筒并與支撐桿連接為一體結(jié)構(gòu)。支撐桿12及其連接的儲(chǔ)液腔位于儲(chǔ)液罐11中的液面之上，支撐桿12旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)儲(chǔ)液腔一起轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐桿12水平穿透儲(chǔ)液罐11的外壁，兩者之間的密封采用骨架油封4，避免外界空氣進(jìn)入儲(chǔ)液罐11內(nèi)，從而影響電池性能。阻尼調(diào)節(jié)裝置13固定于儲(chǔ)液罐11的外壁上并與支撐桿12接觸配合，用于調(diào)節(jié)支撐桿12的旋轉(zhuǎn)阻力，以使支撐桿12旋轉(zhuǎn)頻率與電解液出液速率達(dá)到合適比，確保電解液能夠間歇地流出。[0023]正負(fù)極儲(chǔ)液罐上均安裝上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型的斷流器。在正負(fù)極電解液循環(huán)過(guò)程中，當(dāng)電解液從本實(shí)用新型的回流管9中的緩沖腔10慢慢流出，進(jìn)入其中一個(gè)儲(chǔ)液腔——第六儲(chǔ)液腔6時(shí)，儲(chǔ)液腔(包括第一儲(chǔ)液腔1、第二儲(chǔ)液腔
2、第三儲(chǔ)液腔3、第四儲(chǔ)液腔4、第五儲(chǔ)液腔5、第六儲(chǔ)液腔6)的重力克服了支撐桿12旋轉(zhuǎn)阻力，隨后，支撐桿12連同儲(chǔ)液腔(包括第一儲(chǔ)液腔1、第二儲(chǔ)液腔2、第三儲(chǔ)液腔3、第四儲(chǔ)液腔4、第五儲(chǔ)液腔5、第六儲(chǔ)液腔6)—起旋轉(zhuǎn)。第六儲(chǔ)液腔6中的電解液在重力的作用下順勢(shì)流入儲(chǔ)液罐11中，同時(shí)從回液管9流出的電解液流入旁邊的第一儲(chǔ)液腔I中，此時(shí)實(shí)現(xiàn)了斷流。上述斷流過(guò)程依次循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)電解液的間歇流出。當(dāng)支撐桿12旋轉(zhuǎn)過(guò)快或過(guò)慢時(shí)，通過(guò)調(diào)整阻尼調(diào)節(jié)裝置13使支撐桿12旋轉(zhuǎn)頻率處于合適狀態(tài)，保證第六儲(chǔ)液腔6內(nèi)的電解液開始流出時(shí)，回液管9內(nèi)的電解液已經(jīng)流入到旁邊的第一儲(chǔ)液腔I內(nèi)，確保100%的實(shí)現(xiàn)斷流?；匾汗艿墓芸诘絻?chǔ)液腔中心的連線與儲(chǔ)液腔中心線間具有一定的夾角，夾角的大小與采用的儲(chǔ)液腔的量數(shù)有關(guān)，。當(dāng)儲(chǔ)液腔的數(shù)量選用為3個(gè)時(shí)，回液管的管口到儲(chǔ)液腔中心的連線與儲(chǔ)液腔中心線間所形成的的夾角相對(duì)于儲(chǔ)液腔數(shù)量選用6個(gè)時(shí)要大?；匾汗艿墓芸诘絻?chǔ)液腔中心的連線與儲(chǔ)液腔中心線間具有的夾角在5°C 30°C范圍。通常儲(chǔ)液腔的量數(shù)要大于3個(gè)。在上述實(shí)施例中儲(chǔ)液腔的數(shù)量采用了 6個(gè)。本實(shí)用新型并不僅僅限于說(shuō)明書的實(shí)施方式部分中所作的描述。因此，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，在不背離本實(shí)用新型提出的權(quán)利要求及說(shuō)明書的等同范圍所限定的一般概念的情況下，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖幅及具體實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種液流電池用旁路電流斷流器，采用斷流裝置，其特征在于，采用了回液管與斷流裝置配合，斷流裝置由支撐桿(12)、儲(chǔ)液腔、骨架油封(14)及阻尼調(diào)節(jié)裝置(13)構(gòu)成，其中，支撐桿(12)水平穿透儲(chǔ)液罐(11 )的側(cè)壁，支撐桿(12)兩端均伸出儲(chǔ)液罐(11)的側(cè)壁，支撐桿(12)的一端上安裝阻尼調(diào)節(jié)裝置(13)，儲(chǔ)液腔均勻分布于支撐桿周圍并與支撐桿為一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流電池用旁路電流斷流器，其特征在于:儲(chǔ)液腔的數(shù)量大于或等于3個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流電池用旁路電流斷流器，其特征在于:支撐桿(12)與儲(chǔ)液罐(11)的側(cè)壁之間的密封口位于儲(chǔ)液罐(11)的電解液液面之上，通過(guò)骨架油封(14)進(jìn)行密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流電池用旁路電流斷流器，其特征在于:阻尼調(diào)節(jié)裝置(13)固定于儲(chǔ)液罐(11)的外壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流電池用旁路電流斷流器，其特征在于:回液管(9)的管口到儲(chǔ)液腔中心的連線與儲(chǔ)液腔中心線間具有一定的夾角，該夾角在5°C 30°C范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流電池用旁路電流斷流器，其特征在于:回液管(9)上設(shè)置有電解液緩沖腔(10)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種液流電池用旁路電流斷流器，其采用了回液管與斷流裝置配合，斷流裝置由支撐桿、儲(chǔ)液腔、骨架油封及阻尼調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成，其中，支撐桿水平穿透儲(chǔ)液罐的側(cè)壁，支撐桿兩端均伸出儲(chǔ)液罐的側(cè)壁，支撐桿的一端上安裝阻尼調(diào)節(jié)裝置，儲(chǔ)液腔均勻分布于支撐桿周圍并與支撐桿為一體結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)液腔夠隨支撐桿的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，在電解液回流過(guò)程中能夠根據(jù)電解液儲(chǔ)液腔重力的變化，結(jié)合阻尼調(diào)節(jié)裝置的外部配合實(shí)現(xiàn)連續(xù)性電解液的間歇式流出，從而減少旁路電流。本實(shí)用新型具有斷流效果好、易于維修、便于控制、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK202917585SQ20122060988
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者李愛(ài)魁, 馬軍, 楊祥軍, 劉飛, 陳家宏 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院