[发明专利]液流电池多孔电极渗透率的测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种液流电池多孔电极渗透率的测量装置及方法，涉及液流电池领域。所述装置包括支架、储液槽、止液夹、管路和容器。所述方法包括以下步骤：组装测试装置，将储液槽置于支架的某一平台，并注入液体；打开止液夹，使液体通过管路流入容器，一定时间后，记录容器内液体体积；根据测试数据计算管路的摩擦系数；将装有待测多孔电极的液流电池串联于管路和容器之间，重复上述操作；根据计算所得的摩擦系数和测试数据，计算管路的流动损失；扣除管路的流动损失，计算多孔电极的渗透率。通过该测量装置及方法获得多孔电极渗透率，其数值更为真实，可以更为准确地体现电池中各片多孔电极的实际状态，数据的获取简单，不需要复杂设备。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及一种液流电池多孔电极渗透率的测量装置及其测量方法。

背景技术

液流电池具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。液流电池，是一种活性物质存在于液态电解质中的二次电池技术。电解液置于储蓄罐中，在循环泵的推动下流经电堆，并发生化学能与电能的转换，从而实现电能的储存与释放。

在这一过程中，泵输送所需能量和泵送电解液时克服重力与电解液循环时的压力损失有关。一般来说，与泵送电解液时克服重力所做的功相比，液流电池系统中与电解液运动相关的压力损失对泵送能量的影响更为显著。这种损失一般由管道损失、流液框损失和多孔电极损失构成，而后者在总压损失中占主导地位，从而影响电池的性能。

多孔电极的流动阻力可以利用压力计测量，但实际应用中的液流电池模块，通常只在正负极主管路各安装一台压力计。而对于液流电池模块中的各台电堆，以及每台电堆中的多片多孔电极，其各自的流动阻力无法使用压力计一一测量。

因此，多孔电极的流动阻力通常根据计算获得。对于给定材料和几何尺寸的液流电池多孔电极，其不同流量下对应的流动阻力可根据公式Δp_felt＝(μ·l·Q)/(κ·A)计算。其中，μ为液体粘度，l为多孔电极长度，Q为流量，κ为渗透率，A为多孔电极横截面积，Δp_felt为流动阻力。因此，渗透率是计算流动阻力的关键。

在传统方法中，一般根据如下经验公式对多孔电极渗透率进行估算；

其中，d_f为多孔电极纤维直径，ε为多孔电极孔隙率，K为常数4.28。然而在实际中，由于组装方式、环境因素、流体性质等方面的影响，一方面，估算值可能与实际值存在较大偏差，另一方面，该估算假设了多孔电极均一，无法考察流量或流动阻力不均对液流电池性能的影响。

发明内容

本发明目的是提供一种液流电池多孔电极渗透率的测量装置及其测量方法，通过实际测量，得到更为真实的渗透率，避免经验公式估算产生偏差的问题，并且可以用于考察流量或流动阻力不均对液流电池性能的影响。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液流电池多孔电极渗透率的测量装置，包括支架、储液槽、止液夹、管路和容器；所述储液槽侧面设有出液口，与管路的一端相连接，所述止液夹位于出液口处；所述容器位于管路的另一端，用于接收通过管路流出的液体；所述支架包括若干个不同高度的平台，用于调整储液槽的高度，平台数大于或等于1；所述储液槽置于其中任一个平台上，所述管路的长度等于储液槽所处平台的高度。

进一步的，所述储液槽应有足够大的横截面积，确保在测试的过程中，液体通过管路流入容器后，储液槽内液面下降高度小于平台高度的a％。所述储液槽内的待测液体，为水或待测多孔电极所应用电池的电解液。

本发明还提出了一种基于上述测量装置实现的液流电池多孔电极渗透率的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、组装测试装置，将储液槽置于支架的一个平台上，储液槽的出液口连接管路，管路长度为平台高度；