本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電解液平衡裝置及具有其的液流電池。

背景技術(shù)：

液流電池是一類新型電化學(xué)儲(chǔ)能體系，相比于其他儲(chǔ)能技術(shù)，液流電池具有功率大、容量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)、安全性高和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在可再生能源配套儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)調(diào)峰、通訊基站以及分布式電源等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。

全釩氧化還原液流電池是液流電池中的一種，其原理是利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存和利用。如圖1所示，不同于鉛酸電池、鋰電池等常規(guī)化學(xué)電池，釩電池的反應(yīng)物電解液是獨(dú)立存放在外部的儲(chǔ)液罐1中，充放電時(shí)，電解液通過(guò)耐酸的液體泵2輸入電池堆3內(nèi)部進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)完成的電解液再回到儲(chǔ)液罐1中，從而形成閉合的循環(huán)液流回路。

然而，釩電池在長(zhǎng)期循環(huán)充放電過(guò)程中，由于各種副反應(yīng)以及釩離子透膜擴(kuò)散，正、負(fù)極電解液會(huì)逐漸失衡并發(fā)生嚴(yán)重的水遷移，進(jìn)而導(dǎo)致正、負(fù)極儲(chǔ)液罐中的電解液體積失衡，造從而成系統(tǒng)性能持續(xù)衰減，并給系統(tǒng)控制帶來(lái)極大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種電解液平衡裝置及具有其的液流電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的全釩氧化還原液流電池在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電解液失衡而導(dǎo)致電池性能衰減的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種電解液平衡裝置，電解液平衡裝置包括：連通管路，用于安裝在液流電池的第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐之間以連通第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐；水交換部件，設(shè)置在連通管路內(nèi)，用于連通第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐內(nèi)的水分并隔離第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐內(nèi)的電解液離子。

進(jìn)一步地，連通管路包括：連通管，連通管的一端用于與第一儲(chǔ)液罐連通，連通管的另一端用于與第二儲(chǔ)液罐連通，水交換部件設(shè)置在連通管內(nèi)以將連通管的管腔分隔為兩段。

進(jìn)一步地，電解液平衡裝置還包括：第一控制閥，安裝在連通管上，第一控制閥設(shè)置在連通管的水交換部件與第一儲(chǔ)液罐之間的管段上。

進(jìn)一步地，電解液平衡裝置還包括：第二控制閥，安裝在連通管上，第二控制閥設(shè)置在連通管的水交換部件與第二儲(chǔ)液罐之間的管段上。

進(jìn)一步地，水交換部件為水交換隔膜。

進(jìn)一步地，連通管路包括：交換箱，交換箱具有用于與第一儲(chǔ)液罐連通的第一通口和用于與第二儲(chǔ)液罐連通的第二通口；水交換部件設(shè)置在交換箱內(nèi)以隔離第一通口和第二通口。

進(jìn)一步地，連通管路還包括第一支管，第一支管的一端與第一通口連通，第一支管的另一端與第一儲(chǔ)液罐連通。

進(jìn)一步地，第一支管為多根，各根第一支管上均安裝有第一控制閥。

進(jìn)一步地，連通管路還包括第二支管，第二支管的一端與第二通口連通，第二支管的另一端與第二儲(chǔ)液罐連通。

進(jìn)一步地，第二支管為多根，各根第二支管上均安裝有第二控制閥。

進(jìn)一步地，水交換部件為水交換隔膜，水交換隔膜將交換箱的腔體分隔為第一腔室和第二腔室，第一通口與第一腔室連通，第二通口與第二腔室連通。

進(jìn)一步地，水交換部件為交換管，第一通口為兩個(gè)，交換管的一端與一個(gè)第一通口連通，交換管的另一端與另一個(gè)第一通口連通，第二通口與交換箱的腔體連通。

進(jìn)一步地，水交換部件由選擇性滲透材料制成。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種液流電池，包括第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐，液流電池還包括：電解液平衡裝置，電解液平衡裝置為上述內(nèi)容的電解液平衡裝置，電解平衡裝置的連通管路的一端與第一儲(chǔ)液罐連通，連通管路的另一端與第二儲(chǔ)液罐連通。

應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)方案的電解液平衡裝置，通過(guò)設(shè)置連通管路將液流電池的第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐連通，在連通管路內(nèi)設(shè)置有水交換部件，水交換部件用于連通第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐內(nèi)的水分并隔離第一儲(chǔ)液罐和第二儲(chǔ)液罐內(nèi)的電解液離子。這樣，可以防止液流電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于水遷移而導(dǎo)致正、負(fù)極電解液的體積逐漸失衡，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的全釩氧化還原液流電池在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電解液失衡而導(dǎo)致電池性能衰減的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例可選的一種電解液平衡裝置在液流電池上的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例可選的另一種電解液平衡裝置在液流電池上的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例可選的第三種電解液平衡裝置在液流電池上的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖5是圖4中的水交換器和交換腔的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、水交換部件；20、第一儲(chǔ)液罐；30、第二儲(chǔ)液罐；40、連通管；41、第一支管；42、第二支管；50、第一控制閥；60、第二控制閥；70、交換箱。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電解液平衡裝置，如圖2所示，電解液平衡裝置包括：連通管路和水交換部件10，連通管路用于安裝在液流電池的第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30之間以連通第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30；水交換部件10設(shè)置在連通管路內(nèi)，用于連通第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的水分并隔離第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的電解液離子。

應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)方案的電解液平衡裝置，通過(guò)設(shè)置連通管路將液流電池的第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30連通，在連通管路內(nèi)設(shè)置有水交換部件10，水交換部件10用于連通第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的水分并隔離第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的電解液離子。這樣，可以防止液流電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于水遷移而導(dǎo)致正、負(fù)極電解液的體積逐漸失衡，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的全釩氧化還原液流電池在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電解液失衡而導(dǎo)致電池性能衰減的問(wèn)題。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施例1：

在本實(shí)施例中，如圖2所示，可選地，連通管路包括：連通管40，連通管40的一端與第一儲(chǔ)液罐20連通，連通管40的另一端與第二儲(chǔ)液罐30連通，水交換部件10設(shè)置在連通管40內(nèi)以將連通管40的管腔分隔為兩段。

可選地，水交換部件10為原片形的水交換隔膜，水交換隔膜與連通管40的橫截面相匹配，水交換隔膜的沿連通管40的橫截面方向設(shè)置在連通管40內(nèi)，從而將第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30隔離開。

水交換隔膜不僅能夠允許第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30之間的水分自由流動(dòng)，并且能夠阻止第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的電解液離子相互流動(dòng)，從而在第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30發(fā)生水遷移時(shí)起到平衡水分的作用，保證第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30中電解液的平衡。

可選地，水交換隔膜的材料為選擇性滲透材料，能夠允許水分子自由通過(guò)，而電解液離子很難通過(guò)。選擇性滲透材料的種類包括但不限于陽(yáng)離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、微孔材料中的一種或幾種，例如美國(guó)DuPont公司的Nafion、日本Asahi公司的Flemion、Daramic膜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚酰亞胺、磺化聚芳醚酮以及磺化聚芳醚砜等。

為了對(duì)水交換過(guò)程進(jìn)行有效的控制，可選地，在連通管40上安裝有第一控制閥50和第二控制閥60，第一控制閥50設(shè)置在水交換部件10與第一儲(chǔ)液罐20之間的管段上，第二控制閥60設(shè)置在連通管40的水交換部件10與第二儲(chǔ)液罐30之間的管段上，通過(guò)設(shè)置第一控制閥50和第二控制閥60能夠分別對(duì)第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30的水交換過(guò)程單獨(dú)進(jìn)行控制。

實(shí)施例2：

如圖3所示，本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例1的區(qū)別在于，連通管路包括：交換箱70，交換箱70具有與第一儲(chǔ)液罐20連通的第一通口和與第二儲(chǔ)液罐30連通的第二通口；水交換部件10設(shè)置在交換箱70內(nèi)以隔離第一通口和第二通口。

可選地，水交換部件10為與交換箱70的橫截面匹配的水交換隔膜，水交換隔膜沿交換箱70的橫截面方向設(shè)置將交換箱70分隔為體積相等的第一腔室和第二腔室，第一通口與第一腔室連通，第二通口與第二腔室連通從而將第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30隔離開，從而在第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30發(fā)生水遷移時(shí)起到平衡水分的作用，保證第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30中電解液的平衡。

可選地，水交換隔膜的材料為選擇性滲透材料，能夠允許水分子自由通過(guò)，而電解液離子很難通過(guò)。選擇性滲透材料的種類包括但不限于陽(yáng)離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、微孔材料中的一種或幾種，例如美國(guó)DuPont公司的Nafion、日本Asahi公司的Flemion、Daramic膜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚酰亞胺、磺化聚芳醚酮以及磺化聚芳醚砜等。

為了使交換箱70的第一通口與第一儲(chǔ)液罐20能夠便于連通，可選地，在交換箱70的第一通口與第一儲(chǔ)液罐20之間設(shè)置有第一支管41，第一支管41的一端與第一通口連通，第一支管41的另一端與第一儲(chǔ)液罐20連通。

相應(yīng)地，為了使交換箱70的第二通口與第二儲(chǔ)液罐30能夠便于連通，在交換箱70的第二通口與第二儲(chǔ)液罐30之間設(shè)置有第二支管42，第二支管42的一端與第二通口連通，第二支管42的另一端與第二儲(chǔ)液罐30連通。通過(guò)設(shè)置第一支管41和第二支管42能夠便于在第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30與交換箱70連通。

為了保證水交換的流量，第一支管41和第二支管42均設(shè)置有多根，通過(guò)設(shè)置多根第一支管41和多根第二支管42能夠增強(qiáng)第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30之間的水交換能力。

為了對(duì)水交換過(guò)程進(jìn)行有效的控制，各根第一支管41上均安裝有第一控制閥50，各根第二支管42上均安裝有第二控制閥60。通過(guò)在第一支管41和第二支管42上設(shè)置第一控制閥50和第二控制閥60能夠分別對(duì)第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30的水交換過(guò)程單獨(dú)進(jìn)行控制。

實(shí)施例3：

如圖4所示，本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例2區(qū)別在于，水交換部件10為交換管，如圖4和圖5所示，交換管設(shè)置有多根，多根交換管沿交換箱70的長(zhǎng)向延伸設(shè)置在交換箱70中。交換箱70上設(shè)置有兩個(gè)第一通口，兩個(gè)第一通口分別位于交換箱70的兩端，各根交換管的一端分別與其中一個(gè)第一通口相連通，各根交換管的另一端分別與另一個(gè)第一通口相連通，兩個(gè)第一通口通過(guò)兩根第一支管41與第一儲(chǔ)液罐20連通，從而使各根交換管的內(nèi)腔與第一儲(chǔ)液罐20連通。

交換箱70的側(cè)壁上還開設(shè)有兩個(gè)第二通口，兩個(gè)第二通口與交換箱70的腔體連通，兩個(gè)第二通口通過(guò)兩根第二支管42與第二儲(chǔ)液罐30相連通，從而使交換箱70的腔體與第二儲(chǔ)液罐30連通。通過(guò)交換管將第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30相互隔離，交換管由選擇性滲透材料制成?？蛇x地，交換管的管型包括但不限于直型管、蛇形管、U性管等。

可選地，水交換隔膜的材料為選擇性滲透材料，能夠允許水分子自由通過(guò)，而電解液離子很難通過(guò)，從而在第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30發(fā)生水遷移時(shí)起到平衡水分的作用，保證第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30中電解液的平衡。

可選地，選擇性滲透材料的種類包括但不限于陽(yáng)離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、微孔材料中的一種或幾種，例如美國(guó)DuPont公司的Nafion、日本Asahi公司的Flemion、Daramic膜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚酰亞胺、磺化聚芳醚酮以及磺化聚芳醚砜等。

本實(shí)用新型還提供了一種液流電池，包括第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30，液流電池還包括：電解液平衡裝置，電解液平衡裝置為上述實(shí)施例的電解液平衡裝置，電解平衡裝置的連通管路的一端與第一儲(chǔ)液罐20連通，連通管路的另一端與第二儲(chǔ)液罐30連通。

應(yīng)用上述實(shí)施例的電解液平衡裝置的液流電池，通過(guò)設(shè)置連通管路將液流電池的第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30連通，在連通管路內(nèi)設(shè)置有水交換部件10，水交換部件10用于連通第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的水分并隔離第一儲(chǔ)液罐20和第二儲(chǔ)液罐30內(nèi)的電解液離子。這樣，可以防止液流電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于水遷移而導(dǎo)致正、負(fù)極電解液的體積逐漸失衡，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的全釩氧化還原液流電池在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電解液失衡而導(dǎo)致電池性能衰減的問(wèn)題。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。