[发明专利]一种热虹吸液流电池及其应用

说明书

本发明提出一种热虹吸液流电池，包括正极电解液罐、负极电解液灌、正极冷源、正极冷却管路、负极冷源、负极冷却管路、电池反应器；正极电解液罐、负极电解液罐均位于电池反应器的上方；所述正极冷却管路连接于正极冷源，正极冷却管路至少有部分位于正极电解液罐内，正极电解罐连接于所述正极反应腔；负极冷却管路连接于负极冷源，负极冷却管路至少有部分位于负极电解液罐内，负极电解液罐连接于所述负极反应腔。本发明还提出应用所述的热虹吸液流电池的方法。本发明提出的热虹吸液流电池，无需电解液泵，提高了运行可靠性。同时具有自我调节功能，电化学反应散热较快时热虹吸循环流动加快，散热加快，避免了复杂的泵功率调节和温度控制逻辑。

技术领域

本发明属于储能技术领域，更具体地涉及一种液流电池。

背景技术

储能技术作为新能源产业发展和应用的关键技术，具有广阔的发展应用前景。液流电池作为一种新型的储能技术，具有容量大、效率高、响应速度快、安全性好等优势，是具有大规模应用潜力的储能技术之一。液流电池单电池由正极、负极和离子选择性膜组成，电池中作为氧化还原电对的高、低电位两种活性物质分别溶解在正负极储液罐中，通过泵流入电池中，在正极或负极上发生氧化还原反应。正负极溶液由离子选择性隔膜隔开，阴离子或阳离子通过隔膜导电。

目前的液流电池大多依靠电解液泵供液，并采用风冷进行冷却。采用泵驱动的液流电池由于电解液的腐蚀性等问题，具有可靠性方面的隐患。为此，一些无需电解液泵的液流电池方案被提出。专利CN201210144560.5提出了一种依靠重力和惰性气体压力推动电极悬浮液循环流动的方法，但系统较为复杂且惰性气体容纳与控制系统成本较高。此外，传统的冷却控制需要设计较为复杂的控制逻辑，与液流电池的工作状态难以匹配。

发明内容

针对本领域现有技术存在的不足之处，本发明旨在提供一种热虹吸液流电池。

本发明的另一目的是提出所述一种热虹吸液流电池的应用方法。

为实现本发明上述目的的技术方案为：

一种热虹吸液流电池，包括正极电解液罐、负极电解液灌、正极冷源、正极冷却管路、负极冷源、负极冷却管路、电池反应器；所述电池反应器包括用隔膜隔开的正极反应腔和负极反应腔；所述正极电解液罐、负极电解液罐均位于电池反应器的上方；

所述正极冷却管路连接于正极冷源，正极冷却管路至少有部分位于所述正极电解液罐内，所述正极电解罐连接于所述正极反应腔；

所述负极冷却管路连接于负极冷源，负极冷却管路至少有部分位于所述负极电解液罐内，所述负极电解液罐连接于所述负极反应腔。

进一步地，所述电池反应器还包括与所述正极反应腔连接的正极，及与所述负极反应腔连接的负极，正极、负极和负载模块相连构成电路。

其中，所述正极冷却管路和负极冷却管路内互相独立地充填有液态或两相冷却工质，所述冷却工质选自水、乙二醇溶液或两相制冷剂中的一种。

其中，所述正极冷源、负极冷源互相独立地选自采用人工制冷方法的冷水机组或自然冷源，所述采用人工制冷方法的冷水机组为蒸气压缩制冷机或吸收式制冷机；所述自然冷源为地表水，或为与地表水传热的换热器。

优选地，所述的热虹吸液流电池，包括多个电池反应器，所述多个电池反应器并联。

应用所述的热虹吸液流电池的方法为，所述正极冷却管路用于冷却正极电解液罐中的正极电解液，正极电解液依靠热虹吸原理进行循环；所述负极冷却管路用于冷却负极电解液罐中的负极电解液，负极电解液依靠热虹吸原理进行循环。

本方法中，所述正极电解液和负极电解液中进行氧化还原反应的体系可选自下组中的一组：全钒(VRFB)、Ti/Fe、Cr/Fe、Zn/Fe、多硫化钠/溴(PSB)、Cr/Mn体系。但不限于上述氧化还原体系。