專利名稱：大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學電源儲能技術(shù)，特別涉及大功率氧化還原液流儲能電池的電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式。
背景技術(shù)：
電能是一種難以存儲而又不可或缺的商品，任何時刻它的生產(chǎn)都要滿足用電需求，因此人們一直在尋找經(jīng)濟可行的儲能技術(shù)，以平衡供需關(guān)系，穩(wěn)定電力供應(yīng)。電能存儲在以下幾個方面起著重要的作用進行電能管理，用電高峰時協(xié)助發(fā)電，平衡負載以維護電網(wǎng)的穩(wěn)定；提供電網(wǎng)輔助服務(wù)，包括頻率調(diào)節(jié)、運轉(zhuǎn)備用、固定儲備、長期儲備；分散在電能傳輸與分布的節(jié)點上，進行電壓控制，提高電能質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定；與太陽能、風能等再生能源結(jié)合，解決用電與發(fā)電的時段差矛盾，穩(wěn)定再生能源的輸出，提高其在能源中的比例；作為政府、醫(yī)院、社區(qū)、軍事、通訊、工廠等重要部門大型不間斷電源；與大型火力發(fā)電站聯(lián)合，降低電站峰值容量與發(fā)電成本并減小污染；可根據(jù)不同時段的電價差進行電力貿(mào)易。
以化學能方式存儲電能的電池能量存儲系統(tǒng)，由于選址靈活、成本低、效率高，應(yīng)用前景良好。其中液流電池由于功率和容量的設(shè)計是獨立的，電解液中的化學物質(zhì)通過氧化還原反應(yīng)被重復利用，系統(tǒng)可自動化封閉運行，對環(huán)境影響也非常小，所以在電池儲能領(lǐng)域發(fā)展很快，其開發(fā)規(guī)模也是最大的。液流電池是一種新型高效電能儲存技術(shù)，工作時類似于再生燃料電池，工作原理如圖1所示，電解質(zhì)通過泵輸送到電池內(nèi)，在惰性電極上發(fā)生電化學反應(yīng)然后流出電池。
液流儲能電池最重要的技術(shù)指標為能量效率，可體現(xiàn)在庫侖效率和電壓效率兩個方面。如圖2所示，液流電池在放大時都基于雙極堆式結(jié)構(gòu)，單個電堆的功率可以做得很大，可使系統(tǒng)更為緊湊。但電解液管網(wǎng)會與電堆電子通道形成短路回路(如圖3所示)，產(chǎn)生不通過放電主回路而通過電液支路和公用電液分配總管的內(nèi)漏電電流，導致庫侖損失。由于漏電電流在各節(jié)電池中的不均勻分布，導致各節(jié)電池電壓的不均勻性，連帶影響電堆電壓效率。更為嚴重的情況是，由于電流不均造成的過高電位差將引起電極腐蝕，產(chǎn)生危險氣體組合引起爆炸。
美國專利(專利號為4032424)公開一種雙極堆式電池漏電消除裝置，通過安裝旋轉(zhuǎn)水輪和絕緣閥破壞電液在電液管中的連續(xù)性，避免產(chǎn)生漏電電流，但因為雙極電堆結(jié)構(gòu)緊湊而缺乏可操作性；美國專利(專利號為4312735)公開一種漏電電流消除方法，在電液總管兩端加上輔助電極，利用外電源產(chǎn)生一與漏電電流方向相反大小相等的電流，改變了各電池因漏電而負擔不勻的情況，但并不能減少系統(tǒng)額外能耗；現(xiàn)有技術(shù)中還通過控制電解液離子電阻減小漏電電流，但僅局限于漏電電流控制，所涉及電堆模塊化程度低功率小，未考慮泵耗、散熱等問題，離實際應(yīng)用相差較遠(文獻G.Codina，A.Aldaz J.Appl.Electrochem.，1992，22668-674、G.Codina，J.R.Perez，M.Lopez-Atalaya et.al.J.Power Sources，1994，48293-302)。世界知識產(chǎn)權(quán)組織公開的英國專利申請電化學電池(公開號為0019554)通過特殊的螺旋形單體電池流體分配溝槽，控制漏電電流，組裝了100kW級PSB電堆，單體電池節(jié)數(shù)為200節(jié)。但通過電堆的流體壓力降非常大，給電堆密封帶來很大影響，運行過程發(fā)生電解液泄漏；電池節(jié)數(shù)過多，流體分配不均造成電壓分布非常不勻，電堆能量效率低于50％；電堆單體電池全部采用焊接方式組裝成一體，拆卸尤其困難，一節(jié)不好就會影響整個電堆的正常運行，電堆質(zhì)量難于控制，不符合大規(guī)模生產(chǎn)要求。對于kW級以上大功率液流電池，需同時解決漏電與流體分配、散熱、動力損耗。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種從模塊化角度出發(fā)，采用電液流動與電液漏電綜合損耗最小化技術(shù)以及電液均勻分配技術(shù)的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是具有至少一個子電堆，每個子電堆包括至少一個子單元，每個子單元具有2個或2個以上單體電池，電解液通過電解液輸送泵經(jīng)各子電堆液路進入各子單元液路中，不同子電堆之間以及不同子單元之間的電解液管路的進出液點均采用等距對分或等距多分模式。
所述子電堆數(shù)量為1～40個，每個功率為0.1～200kW，其中每組子電堆中包括一組或一組以上子單元，陽極電解液由子電堆電解液進液公用管路、子電堆進液點及子電堆電解液進口分路進入各子電堆、子電堆中的各子單元，由各子單元流出的陽極電解液再經(jīng)子電堆電解液出口分路、子電堆電解液出液匯排管路流回至陽極電解液儲罐，陰極電解液管路與陽極結(jié)構(gòu)相同；所述每個子電堆中子單元數(shù)量為1～10個，其中每個子單元為可單獨進、出液的獨立整體，各子單元的進液端板相鄰疊放后夾置于子電堆兩端的大端板之間；電解液由子電堆進液點經(jīng)子單元進液點進入子單元電解液進液公用管路，再經(jīng)子單元電解液進液管由電解液進口進入子單元中的單體電池，再由電解液出口經(jīng)出液點、電解液出液公用管路進入子電堆電解液出液匯排管路中；所述子電堆可包括一組或一組以上的子單元背靠背組合結(jié)構(gòu)，即兩相鄰子單元之間的進液端板由一片夾設(shè)于該兩子單元之間的共用集流體替代。
所述子電堆電解液進液公用管路截面積至少為子電堆電解液進口分路截面積的1倍，子電堆電解液進液公用管路截面積至少為電解液輸送泵出口截面積的1倍，子單元電解液公用管路截面積至少為子單元電解液進液管截面積的1倍；不同子電堆進液點之間的距離至少為0.1m，子電堆進液點與子單元進液點之間的距離至少為0.1m；不同子單元進液點之間的距離至少為0.1m；子單元進液點與子單元電解液進口之間的距離至少為0.2m；所述子電堆電解液進液公用管路截面積為子電堆電解液進、出口分路截面積的2～10倍；子電堆電解液進液公用管路截面積為泵出口截面積的2～10倍；子單元電解液公用管路截面積為子單元電解液進液管截面積的2～5倍；不同子電堆進液點之間的距離為0.2m～3m，子電堆進液點與子單元進液點之間的距離為0.2m～2m；不同子單元進液點之間的距離為0.1～0.5m；子單元進液點與子單元電解液進口之間的距離為0.2～4.0m；所有進液管路之間的連接以及截面積關(guān)系同樣適合于出液管路；所述每個子單元中具有單體電池數(shù)為2～200節(jié)，單體電池的面積為100～10000cm2；單體電池厚度為0.3～2cm，單體電池的電解液分路截面積為0.05～5cm2，單體電池的電解液進液分路長度為5～200cm，單體電池之間共用內(nèi)置電解液管路，其截面積為0.1～80cm2，不同單體電池的進液方式可以是并聯(lián)，也可以是首尾相接的串聯(lián)；所述每個子單元中具有單體電池數(shù)為5～30節(jié)，單體電池的面積為500～8000cm2；單體電池厚度為0.5～1.5cm，單體電池的電解液分路截面積為0.12～1.2cm2，單體電池的電解液進液分路長度為10～50cm，單體電池之間共用內(nèi)置電解液管路的截面積為0.5～20cm2；子單元內(nèi)電路通過內(nèi)置方式連接，即通過在相鄰的子單元的進液端板中嵌設(shè)同一個內(nèi)置導體導通，或通過外置方式連接，即在子單元進液端板內(nèi)側(cè)設(shè)置的集流體串聯(lián)導通；從電解液輸送泵出口到子電堆電解液出液匯排管路之間的所有管路為按電解液流動方向由低到高設(shè)置。
本發(fā)明的效果在于1.模塊化程度高，質(zhì)量易于控制。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計與集成技術(shù)，可實現(xiàn)子單元、子電堆的質(zhì)量控制，符合大功率液流儲能電池的大規(guī)模生產(chǎn)需要，在所用的群組模式下，電堆易于組裝、檢修、拆卸，子電堆可獨立開停機，系統(tǒng)應(yīng)變能力強，根據(jù)實際應(yīng)用需要組合電堆電路達到所需輸出電壓，符合大規(guī)模儲能場合的應(yīng)用要求，促進液流儲能電池的商業(yè)化；2.電堆庫侖效率高。本發(fā)明采用漏電電流控制技術(shù)，其電解液分配模式極大減小了子電堆、子單元、單體電池之間的漏電電流，提高了電池庫侖效率，有效防止了危險氣體的產(chǎn)生；3.綜合性能均一，循環(huán)性能穩(wěn)定。本發(fā)明采用電解液均勻分配技術(shù)，電解液分配模式實現(xiàn)了子電堆、子單元、單體電池之間的電解液均勻分配，提高了各子電堆、子單元、單體電池的性能均一性；4.使用壽命長，泵耗小。本發(fā)明采用電解液流動損耗最小化技術(shù)，電解液管路截面積以及長度合適，流體阻力降相對最小，系統(tǒng)凈輸出能量效率高；采用自散熱技術(shù)，電解液管路長度可將電池內(nèi)阻產(chǎn)生熱量自動散發(fā)，保證了電堆的密封效果與循環(huán)穩(wěn)定性，符合無泄漏、長壽命的應(yīng)用需求。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氧化還原液流儲能電池流程示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中氧化還原液流儲能電池雙極堆式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中雙極堆式電池漏電等效電路圖；圖4為本發(fā)明電堆結(jié)構(gòu)與子電堆液路連接模式；圖5為本發(fā)明子電堆及子單元電解液進出等距對分模式；圖6為為本發(fā)明子電堆電路連接模式；圖7為本發(fā)明子電堆及其子單元結(jié)構(gòu)以及液路連接模式；圖8為本發(fā)明子電堆內(nèi)子單元電路內(nèi)置連接模式；圖9為本發(fā)明子電堆內(nèi)子單元電路外置連接模式；圖10為本發(fā)明子單元背靠背結(jié)構(gòu)；圖11為本發(fā)明一個實施例中10kW全釩電堆充放電曲線；圖12為本發(fā)明一個實例中10kW全釩液流電池電堆單體電池均勻性曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明具有至少一個子電堆5，每個子電堆5包括至少一個子單元13，每個子單元13具有2個或2個以上單體電池，電解液通過電解液輸送泵2經(jīng)各子電堆液路進入各子單元液路中，不同子電堆5之間以及不同子單元13之間的電解液管路的進出液點均采用等距對分或等距多分模式，即可分1分2、1分3或更多的等距結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，所述子電堆5數(shù)量為1～40個，每個功率為0.1～200kW，優(yōu)選為0.5～100kW，其中每組子電堆中包括一組或一組以上子單元13。陽極電解液由子電堆電解液進液公用管路3、子電堆進液點7a、7b、7c、7d及子電堆電解液進口分路41進入各子電堆5以及子電堆5中的各子單元13，由各子單元13流出的陽極電解液再經(jīng)子電堆電解液出口分路42、子電堆電解液出液匯排管路6流回至陽極電解液儲罐，陰極電解液管路與陽極結(jié)構(gòu)對稱相同，本發(fā)明中包括至少一個陽極電解液儲罐1和一個陰極電解液儲罐。
所述子電堆電解液進液公用管路3以及子電堆電解液出液匯排管路6的截面積至少為子電堆電解液進、出口分路41、42的截面積的1倍，優(yōu)選為2～10倍；所述子電堆電解液進液公用管路3以及子電堆電解液出液匯排管路6的截面積至少為電解液輸送泵2出口截面積的1倍，優(yōu)選為2～10倍；所述子電堆5之間的液路可獨立使用一套電解液泵送系統(tǒng)，也可以由若干子電堆共用一套電解液泵送系統(tǒng)，不同子電堆的進液方式為并聯(lián)；不同子電堆進液點7a、7b、7c、7d之間的距離至少為0.1m，優(yōu)選為0.2m～3m；子電堆進液點7a、7b、7c、7d與子單元進液點9a、9b、9c、9d之間的距離至少為0.1m，優(yōu)選為0.2m～2m；該進液管路連接模式同樣適用于出液管路。
如圖7所示，每個子電堆具有1～10組子單元13；其中每個子單元13為可單獨進、出液的獨立整體，各子單元13的進液端板14a、14b相鄰疊放后夾置于子電堆5兩端的大端板12a、12b之間；電解液由子電堆進液點7a、7b、7c、7d經(jīng)子單元進液點9a、9b、9c、9d進入子單元電解液進液公用管路17a、17b，再經(jīng)子單元電解液進液管16a、16b由電解液進口15a、15b進入子單元中的單體電池電解液公用管路，再經(jīng)單體電池電解液進液分路進入各節(jié)單體電池，由電解液出15c、15d經(jīng)出液點10b、10c、電解液出液公用管路20a、20b進入子電堆電解液出液匯排管路6中；所述子單元13中單體電池數(shù)為2～200節(jié)，優(yōu)選為5～30節(jié)；單體電池是一組密封墊片或密封線、雙極板、離子膜、正負電極、電極支撐框的疊合體；單體電池電極面積100～10000cm2，優(yōu)選為500～8000cm2；單體電池厚度為0.3～2cm，優(yōu)選厚度為0.5～1.5cm；單體電池的電解液進液分路截面積為0.05cm2～5cm2，優(yōu)選為0.12cm2～1.2cm2；單體電池的電解液進液分路長度為5cm～200cm，優(yōu)選為10～50cm；單體電池之間共用電解液管路，其管路截面積為0.1～80cm2，優(yōu)選為0.5～20cm2；不同單體電池的進液方式可以是并聯(lián)，也可以是首尾相接的串聯(lián)。
所述子電堆5內(nèi)子單元13液路連接模式如下不同子單元13之間的子單元進液點9b、9c以及出液點10b、10c之間的距離至少為0.1m，優(yōu)選為0.1～0.5m；子單元進液點9b、9c及出液點10b、10c與子單元電解液進、出口15a、15b、15c、15d之間的距離至少為0.2m，優(yōu)選為0.2～4.0m；所述子單元電解液進、出液公用管路17a、17b、20a、20b截面積至少為子單元電解液進液管16a、16b截面積的1倍，優(yōu)選為2～5倍；子單元之間進液、出液方式為并聯(lián)。
如圖8、9所示，子電堆5內(nèi)子單元13電路為內(nèi)置連接模式，即通過在相鄰的子單元13的進液端板14a、14b中嵌設(shè)同一個內(nèi)置導體21a或21b、21c導通，或通過外置方式連接，即在子單元進液端板14a、14b內(nèi)側(cè)設(shè)置的集流體22a、22b、23a、23b通過引出線串聯(lián)導通。
如圖10所示，本發(fā)明中每兩個子單元13a、13b還可采用背靠背結(jié)構(gòu)，即兩相鄰子單元13之間的進液端板14a、14b由一片夾設(shè)于該兩子單元之間的共用集流體23a替代，以使子單元結(jié)構(gòu)緊湊。
如圖5所示，所述的子電堆5以及子單元13的電解液進液以及出液優(yōu)選為等距對分模式，所述電解液管路從電解液輸送泵2到子電堆出液匯排管6遵循電解液從低處向高處流動的原則，即從電解液輸送泵2出口到子電堆電解液出液匯排管路6之間的所有管路為按電解液流動方向由低到高設(shè)置，防止氣體積存。
如圖6所示，所述子電堆5之間的電路根據(jù)輸出電壓需要連接成m并×n串形式。
實施例1依據(jù)所提出的電堆結(jié)構(gòu)以及群組模式，本實施例組裝了10kW全釩液流電池電堆，包括一套電解液泵送裝置，8個子電堆5，每個子電堆5含有一個子單元13，子單元電路為外置連接模式，每個子單元13內(nèi)含電池節(jié)數(shù)為13節(jié)，進液模式全部采用并聯(lián)且等距對分模式，子電堆電路為2并×4串模式，子電堆電解液進液公用管路3是子電堆電解液進、出口分路41、42截面積的2倍，子電堆電解液進液公用管路3截面積為電解液輸送泵2出口截面積2倍，子電堆電解液進口分路41截面積是單體電池公用管路截面積的3倍；單體電池電極面積850cm2，單體電池厚度為1.6cm，單體電池的電解液進液分路截面積為0.12cm2；單體電池的電解液進液分路長度為10cm；單體電池之間公用電解液管路截面積為0.5cm2；不同子電堆進液點7a、7b、7c、7d之間的距離為0.4m，子電堆進液點7a、7b、7c、7d與子單元電解液進口15a、15b之間的距離為0.2m，由于子電堆只含有一個子單元，因此子單元的進出液管路與子電堆進出液管路是等同的。
本實施例全釩液流電池電堆充放電曲線如圖11所示，60mA cm-2充電，90mA cm-2放電，電堆平均輸出功率為10kW，電堆能量效率大于80％，電流效率大于93％，電壓效率大于86％；如圖12所示，子電堆與單體電池流體分配均勻，單體電池充放電壓差別小于30mV；子電堆溫度與室溫相同，密封結(jié)構(gòu)保持良好，無任何泄漏；系統(tǒng)泵耗小于充電能量的3％。
實施例2與實施例1的不同之處在于每個子電堆采用2組背靠背組合結(jié)構(gòu)的子單元，子單元電路為內(nèi)置連接模式，結(jié)構(gòu)更為緊湊，電池重量降低30％，厚度減小15％。
實施例3如表1所示，為具有兩種參數(shù)結(jié)構(gòu)的多硫化鈉/溴氧化還原液流儲能電池子單元的電堆電流效率比較表，本實施例將采用兩種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的多硫化鈉/溴氧化還原液流儲能電池子單元進行對比，從一塊子單元進液端板正面進出液，子單元II單體電池節(jié)數(shù)10，子單元I單體電池數(shù)為40，子單元II的公用管路截面積為0.5cm2，單體電池厚度1.5cm，子單元I的公用管路截面積為1.5cm2，單體電池厚度1.0cm，子單元II的電體電池進液分路截面積為0.12cm2，長度為15cm，子單元I的電體電池進液分路截面積為0.24cm2，長度為8cm；各電阻參數(shù)由公式R＝K×L/S換算得到，其中L為各進液管路的長度，S為各進液管路的截面積，K為電解液離子電阻率，其陰極取值為1.5Ωcm2，陽極取值為2.4Ωcm2。如表1所示，庫侖效率從子單元I的80％以下提高到子單元II的97％以上，效果明顯，可見子單元II的各參數(shù)更為優(yōu)選。
本發(fā)明的電堆結(jié)構(gòu)以及群組模式通過對進、出液管路長度，截面積關(guān)系等的限制，有效減少漏電，對散熱以及流體分配具有有益的影響。
本發(fā)明的電堆結(jié)構(gòu)以及群組模式適合所有液流電池體系，特別針對全釩氧化還原液流電池和多硫化鈉/溴氧化還原液流電池。

表權(quán)利要求
1.一種大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于具有至少一個子電堆(5)，每個子電堆(5)包括至少一個子單元(13)，每個子單元(13)具有2個或2個以上單體電池，電解液通過電解液輸送泵(2)經(jīng)各子電堆液路進入各子單元液路中，不同子電堆(5)之間以及不同子單元(13)之間的電解液管路的進出液點均采用等距對分或等距多分模式。
2.按權(quán)利要求1所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述子電堆(5)數(shù)量為1～40個，每個功率為0.1～200kW，其中每組子電堆中包括一組或一組以上子單元(13)陽極電解液由子電堆電解液進液公用管路(3)、子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)及子電堆電解液進口分路(41)進入各子電堆(5)、子電堆(5)中的各子單元(13)，由各子單元(13)流出的陽極電解液再經(jīng)子電堆電解液出口分路(42)、子電堆電解液出液匯排管路(6)流回至陽極電解液儲罐，陰極電解液管路與陽極結(jié)構(gòu)相同。
3.按權(quán)利要求2所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述每個子電堆(5)中子單元(13)數(shù)量為1～10個，其中每個子單元(13)為可單獨進、出液的獨立整體，各子單元(13)的進液端板(14a、14b)相鄰疊放后夾置于子電堆(5)兩端的大端板(12a、12b)之間；電解液由子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)經(jīng)子單元進液點(9a、9b、9c、9d)進入子單元電解液進液公用管路(17a、17b)，再經(jīng)子單元電解液進液管(16a、16b)由電解液進口(15a、15b)進入子單元中的單體電池，再由電解液出口(15c、15d)經(jīng)出液點(10b、10c)、電解液出液公用管路(20a、20b)進入子電堆電解液出液匯排管路(6)中。
4.按權(quán)利要求2所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述子電堆可包括一組或一組以上的子單元背靠背組合(13a、13b)結(jié)構(gòu)，即兩相鄰子單元(13)之間的進液端板(14a、14b)由一片夾設(shè)于該兩子單元之間的共用集流體(23a)替代。
5.按權(quán)利要求3所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述子電堆電解液進液公用管路(3)截面積至少為子電堆電解液進口分路(41)截面積的1倍，子電堆電解液進液公用管路(3)截面積至少為電解液輸送泵(2)出口截面積的1倍，子單元電解液公用管路(3)截面積至少為子單元電解液進液管(16a、16b)截面積的1倍；不同子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)之間的距離至少為0.1m，子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)與子單元進液點(9a、9b、9c、9d)之間的距離至少為0.1m；不同子單元進液點(9a、9b、9c、9d)之間的距離至少為0.1m；子單元進液點(9a、9b、9c、9d)與子單元電解液進口(15a、15b)之間的距離至少為0.2m。
6.按權(quán)利要求5所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述子電堆電解液進液公用管路(3)截面積為子電堆電解液進、出口分路(41、42)截面積的210倍；子電堆電解液進液公用管路(3)截面積為泵出口截面積的2～10倍；子單元電解液公用管路(3)截面積為子單元電解液進液管(16a、16b)截面積的2～5倍；不同子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)之間的距離為0.2m～3m，子電堆進液點(7a、7b、7c、7d)與子單元進液點(9a、9b、9c、9d)之間的距離為0.2m～2m；不同子單元進液點(9a、9b、9c、9d)之間的距離為0.1～0.5m；子單元進液點(9a、9b、9c、9d)與子單元電解液進口(15a、15b)之間的距離為0.2～4.0m；所有進液管路之間的連接以及截面積關(guān)系同樣適合于出液管路。
7.按權(quán)利要求1所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述每個子單元(13)中具有單體電池數(shù)為2～200節(jié)，單體電池的面積為100～10000cm2；單體電池厚度為0.3～2cm，單體電池的電解液分路截面積為0.05～5cm2，單體電池的電解液進液分路長度為5～200cm，單體電池之間共用內(nèi)置電解液管路，其截面積為0.1～80cm2，不同單體電池的進液方式可以是并聯(lián)，也可以是首尾相接的串聯(lián)。
8.按權(quán)利要求7所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于所述每個子單元(13)中具有單體電池數(shù)為5～30節(jié)，單體電池的面積為500～8000cm2；單體電池厚度為0.5～1.5cm，單體電池的電解液分路截面積為0.12～1.2cm2，單體電池的電解液進液分路長度為10～50cm，單體電池之間共用內(nèi)置電解液管路的截面積為0.5～20cm2。
9.按權(quán)利要求1所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于子單元(13)內(nèi)電路通過內(nèi)置方式連接，即通過在相鄰的子單元(13)的進液端板(14a、14b)中嵌設(shè)同一個內(nèi)置導體(21a、21b、21c)導通，或通過外置方式連接，即在子單元進液端板(14a、14b)內(nèi)側(cè)設(shè)置的集流體(22a、22b、23a、23b)串聯(lián)導通。
10.按權(quán)利要求1所述的大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，其特征在于從電解液輸送泵(2)出口到子電堆電解液出液匯排管路(6)之間的所有管路為按電解液流動方向由低到高設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種大功率氧化還原液流儲能電堆模塊化結(jié)構(gòu)及其群組模式，具有至少一個子電堆，每個子電堆包括至少一個子單元，每個子單元具有2個或2個以上單體電池，電解液通過電解液輸送泵經(jīng)各子電堆液路進入各子單元液路中，不同子電堆之間以及不同子單元之間的電解液管路的進出液點均采用等距對分或等距多分模式。本發(fā)明具有模塊化程度高，質(zhì)量易于控制、電堆庫侖效率高、綜合性能均一，循環(huán)性能穩(wěn)定、使用壽命長，泵耗小等特點。
文檔編號C25B9/00GK101047254SQ20061004618
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者張華民, 周漢濤, 趙平, 高素軍, 陳劍, 衣寶廉 申請人:中國科學院大連化學物理研究所