全钒液流电池,如何「热」管理?

全钒液流电池采用+4、+5价态的钒离子溶液作为正极活性物质,+2、+3价态的钒离子溶液作为负极活性物质,它们分别储存在各自的电解液储罐中。全钒液流电池在进行充电和放电过程中,正负极电解液通过离子交换膜两侧进行氧化还原反应。同时,通过外部泵的作用,电解液从储液罐不断送入正极室和负极室,以维持离子的浓度,实现对电池的充放电。

# 撰文 | 品茶煮酒    编审 | 宇傅

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。

全钒液流电池,如何「热」管理?

01. 全钒液流电池温控原理

 

全钒液流电池在进行充电和放电时,会导致电解液温度发生变化,温度太高会使正极电解液中五价钒析出

 

电解液温度过低时,其渗透力降低,电池堆的内阻增大,扩散程序降低,电化反应缓,从而使电池的容量减少

 

全钒液流电池,电化学反应的场所是电堆,较高的温度有利于电化学反应,提升电堆性能。其内部电解液是高速流动的。储液罐是电解液储存的场所,其内部电解液基本保持静置状态,宜发生热量的聚集,正极电解液储液罐中温度过高易产生五氧化二钒沉淀析出

 

全钒液流电池,如何「热」管理?

因此,电堆中的电解液保持较高的反应温度更有意义,储液罐中的电解液保持较低的静置温度更有意义。

 

现有技术均为电解液循环系统整体加热或者降温,不能实现全钒液流电池精准的的局部的升温和降温。

 

02. 林源电力(南京)有限公司 CN117039044A

当电堆正极电解液流入管的温度传感器与电堆负极电解液流入管的温度传感器 检测得到的检测温度值均低于第一预设温度值时,控制第一珀尔贴热效应模块和第二珀尔贴热效应模块开启,对流入电堆的正负电解液进行加热以提升热反应效率;

 

所述第一预设温度值设置为25℃,所述第二预设温度值设置 为38℃,所述第三预设温度值设置为40℃。 

 

当电堆正极电解液流入管的温度传感器、电堆正极电解液流出管的温度传感器、 电堆负极电解液流入管的温度传感器以及电堆负极电解液流出管的温度传感器检测得到的检测温度值均在第一预设温度值与第二预设温度值之间时:

 

全钒液流电池,如何「热」管理?

 

控制第一珀尔贴热效应模块、第二珀尔贴热效应模块、第三珀尔贴热效应模块以及第四珀尔贴热效应模块均关闭

 

当电堆正极电解液流出管的温度传感器检测得到的检测温度值高于第二预设温 度值时,控制第四珀尔贴热效应模块启动

 

全钒液流电池,如何「热」管理?

 

当电堆正极电解液流入管的温度传感器检测得到的检测温度值第三预设温度值 时,控制第三珀尔贴热效应模块和第四珀尔贴热效应模块启动。 

 

发明具有的优点和积极效果是:能够在提高热反应效率的基础上也能够控制电堆正极电解液流入管和电堆正极电解液流出管的温度不过高,以造成全钒液流电池损坏无法工作问题的出现。

来源:储能知识库

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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作者 808, ab