[发明专利]一种单液无膜全沉积型铅酸液流电池装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种单液无膜全沉积型铅酸液流电池装置及其工作方法，包括：入口稳流器、反应器、交直流电转换器、负载、电能装置、出口稳流器和储液罐，所述储液罐出口通过输液管与入口稳流器相连，所述入口稳流器位于反应器入口处，在反应器出口处设有出口稳流器，所述出口稳流器通过输液管连回至储液罐进口；在反应器中设有并行连接且交替排列的正负电极板，正电极板通过导线与交直流电转换器一端连接，负电极板通过导线与交直流电转换器另一端连接，所述交直流电转换器还分别与负载、电能装置相连。本申请避免了电解液交叉污染和昂贵的离子交换膜问题；降低了电解液在电极板间的流动阻力，满足提高液流电池充放电性能的要求。

技术领域

本发明涉及一种氧化还原液流电池装置，特别是涉及一种单液无膜全沉积铅酸液流电池装置，属于能源科学技术新能源与节能领域。

背景技术

能源危机与环境污染已经威胁到人类的生存和发展，大规模开发和应用无碳清洁分布式能源已经成为当今和今后人类社会生活的主题。在无碳清洁分布式能源中，储量最为丰富和最具规模化应用前景的是太阳能和风能等分布式能源。但是自然界中的太阳能和风能能量密度低，在时间和地域分布上极不均匀，随时间和季节波动性、地域差异性很大，这些都是限制其规模化开发应用的瓶颈。

氧化还原液流电池作为新型的蓄电储能装置，具有诸多潜在的优良性能，如储能容量大、可超深度放电、使用寿命长、浓差极化小等，而且不受地理条件限制，可以作为太阳能、风能等分布式清洁能源的配套储能设备，还可以作为电网的调峰装置，提高输电质量，保障电网安全。

由于氧化还原液流电池的种类不同，其反应机理不同。在传统的全钒体系、多硫化钠/溴体系和铁/铬体系等氧化还原液流电池中，存在两个主要不足之处：一个是关键组件隔膜，其性能不是很稳定，而且隔膜价格昂贵，这是传统液流储能电池发展的瓶颈。另外一个需要两套输液系统，使得系统结构复杂，成本增加。而现有的铅酸液流电池是由一块正极板和一块负极板通过螺纹固定在一起，电解液流经两电极板间的缝隙。这种电池的容量比较低，电解液在狭小的缝隙中流动阻力比较大，从而使得电池内阻较大，电池能耗较高，效率较低，而且电池使用过程中，电极板更换麻烦。

因此设计适合液流电池稳定充放电的反应器，去除液流电池在充放电过程中电极板数量和间距、电解液流动阻力对电池性能的影响因素，对全沉积型铅酸液流电池和其它单液无膜氧化还原液流电池极为必要。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供一种单液无膜全沉积型铅酸液流电池装置及其工作方法，避免了电解液交叉污染和昂贵的离子交换膜问题；降低了电解液在电极板间的流动阻力，满足提高液流电池充放电性能的要求。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种单液无膜全沉积型铅酸液流电池装置，包括：入口稳流器、反应器、交直流电转换器、负载、电能装置、出口稳流器和储液罐，所述储液罐出口通过输液管与入口稳流器相连，所述入口稳流器位于反应器入口处，在反应器出口处设有出口稳流器，所述出口稳流器通过输液管连回至储液罐进口；在反应器中设有并行连接且交替排列的正负电极板，正电极板通过导线与交直流电转换器一端连接，负电极板通过导线与交直流电转换器另一端连接，所述交直流电转换器还分别与负载、电能装置相连。

进一步的，正负电极板与反应器为插拔式连接。

进一步的，所述储液罐内是1.5mol/L的甲基磺酸铅和0.9mol/L的甲基磺酸的混合液。

进一步的，在储液罐出口与入口稳流器之间的输液管上依次设有循环泵、流量计。

本申请还提供一种单液无膜全沉积型铅酸液流电池装置工作方法，具体包括：循环泵将储液罐中的电解液通过输液管流入到入口稳定器中，电解液在入口稳定器中稳定后分流进入反应器中，电解液在反应器中的液面不断升高到达出口而从反应器中流入到出口稳定器，然后经过输液管流入到储液罐中而实现电解液的循环流动；