[发明专利]一种均相分布器、电解液储液罐及全钒液流电池储能系统

说明书

本发明提供一种均相分布器、电解液储液罐及全钒液流电池储能系统，该均相分布器包括：引液装置、预混装置和出液装置，依次沿所述均相分布器中电解液的流动方向布置；所述引液装置包括多个引液管，所述多个引液管上布置有多个扰流孔；所述预混装置，包含预混腔，所述预混腔为回转体腔；所述出液装置，包括出液管和折流装置。本发明通过引液装置一次混合、预混装置二次混合、出液装置三次混合的三级混合设计，使流经均相分布器的电解液更快地进行混合，使得流出电解液储液罐的电解液的荷电态保持较为均匀，有利于全钒液流电池储能系统荷电态采集的稳定性和准确性，保证功率、容量的稳定输出，确保系统稳定工作，提高电池效率。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及到一种均相分布器、电解液储液罐及全钒液流电池储能系统。

背景技术

全钒液流电池是目前技术最为成熟的液流电池之一，其通过电解质溶液中不同价态钒离子构成的氧化还原电对在电极表面发生氧化还原反应，完成电能和化学能的相互转化，实现电能的储存和释放。其正极采用VO2+/VO2+电对，负极采用V3+/V2+电对，硫酸为支持电解质，水为溶剂。正负极电解液原液均采用V3+/V4+溶液，在电解液激活后，正常充放电过程中，电解液在泵驱动下进入电堆内部发生氧化还原反应，然后返回正负极电解液储罐。此时，位于储罐上部的电解液荷电态较其下部的电解液荷电态高，会造成电解液组分浓度分布不均衡。而电解液储罐内部组分分布不均匀，给电池系统荷电态的精确采集带来难度。此外，当电解液储罐中的组分浓度分布不均匀时，电解液输送至各个电堆中的电解液浓度将会产生偏差，这对于保证电堆性能的一致性产生一定影响。因此，解决电解液储罐中的组分浓度分布不均匀的问题显得尤为重要。

专利CN104538662A提供了一种液流电池系统，该专利中，采用在电解液储液罐进口处设置分布器，尽可能保证进入电堆电解液浓度均一。

专利CN206022527U公开了一种全钒液流电池的溶液价态平衡装置，该专利中，采用强制动力搅拌的方式对电解液进行均一化。

上述现有技术至少存在以下问题：

(1)采用在电解液储液罐回液进口或回液出口处设置分布器，但由于罐体为方形及圆柱体结构，导致这种扩散均相无法充分实现；并且电解液储液罐顶部回液进口设置分布器，无法将液体喷淋到罐体的每个角落；另外，液体接触到罐内液体后主要通过原有动能和重力势能进行下沉，很难保证其浓度的均匀扩散；此外，液流电池系统液流量大,无法提供足够的分散时间来保证电解液浓度的均匀扩散。

(2)采用电动搅拌混合方式，从安装空间及设备承重方面均无法满足实际应用，同时全钒液流电池在设计时，要尽可能考虑避免外部设备消耗电能，否则很难保证其经济性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种能有效解决电解液在电解液储液罐中浓度分布不均问题的均相分布器、电解液储液罐及全钒液流电池储能系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种均相分布器，包括引液装置、预混装置和出液装置，依次沿所述均相分布器中电解液的流动方向相连通布置，其中：

所述引液装置，包括多个引液管，所述多个引液管相连通，所述多个引液管上布置有多个扰流孔，所述电解液经所述多个扰流孔被吸入所述多个引液管，经所述多个引液管汇流后流入所述预混装置，所述引液装置用于一次混合流经所述均相分布器的所述电解液，以实现所述电解液中不同价态离子的初步混合；

所述预混装置，包含预混腔，所述预混腔为回转体腔，所述电解液流入所述预混装置后进入所述预混腔，在所述预混腔内进行二次混合，经二次混合后的所述电解液流入所述出液装置，所述预混装置用于消除所述电解液吸入过程中因吸入路径和吸入时间造成的偏差浓度；