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WO2010042895A1 | 2010-04-15 |
CN201549547U | 2010-08-11 | |||
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1. 一种液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 包括: 监测所述液流电池系统的温度; 判断所述液流电池系统的温度是否超出预设温度值范围; 以及 当所述液流电池系统的温度超出所述预设温度值范围时, 调节所述液流电 池系统的温度以使所述液流电池系统的温度在所述预设温度值范围内。 2. 根据权利要求 1所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 监测所述液流 电池系统的温度包括: 在所述液流电池系统运行前, 监测所述液流电池系统的外部温度; 以及 在所述液流电池系统运行中, 监测所述液流电池系统的内部温度。 3. 根据权利要求 2所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 监测所述液流 电池系统的内部温度包括: 监测所述液流电池系统的电池堆的温度; 和 /或 监测流出所述电池堆的电解液的温度。 4. 根据权利要求 1所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 调节所述液流 电池系统的温度包括: 调节所述液流电池系统的电解液的输入量; 和 /或 调节温控介质, 其中, 所述液流电池系统内部设置有介质流道, 所述温控 介质位于所述介质流道中。 5. 根据权利要求 4所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 调节所述液流 电池系统的电解液的输入量包括采用以下任意一种或多种方式调节: 调节所述液流电池系统的电解液流速; 以及 调节所述液流电池系统的电解液的入口或出口管径。 6. 根据权利要求 4所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 调节温控介质 包括: 调节所述温控介质的温度; 和 /或 调节所述温控介质在所述介质流道中的流速。 7. 根据权利要求 4所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 所述温控介质 包括以下任意一种介质: 水、 乙醇、 防冻液、 冷却油、 空气以及氮气。 8. 根据权利要求 4所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 在通过调节所 述液流电池系统的电解液的输入量调节所述液流电池系统的温度时, 所述液流 电池系统所处的环境温度低于预设温度值。 9. 根据权利要求 8所述的液流电池系统的控制方法, 其特征在于, 所述预设温度 值为所述预设温度值范围的边界值。 10. 一种液流电池系统的控制装置, 其特征在于, 包括: 监测装置, 用于监测所述液流电池系统的温度; 判断装置, 用于判断所述液流电池系统的温度是否超出预设温度值范围; 以及 调节装置, 用于当所述液流电池系统的温度超出所述预设温度值范围时, 调节所述液流电池系统的温度以使所述液流电池系统的温度在所述预设温度值 范围内。 11. 根据权利要求 10所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述监测装置 包括: 第一监测子装置, 用于在所述液流电池系统运行前, 监测所述液流电池系 统的外部温度; 以及 第二监测子装置, 用于在所述液流电池系统运行中, 监测所述液流电池系 统的内部温度。 12. 根据权利要求 10所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述调节装置 包括: 第一调节子装置, 用于调节所述液流电池系统的电解液的输入量; 和 /或 第二调节子装置, 用于调节温控介质, 其中, 所述液流电池系统内部设置 有介质流道, 所述温控介质位于所述介质流道中。 13. 根据权利要求 12所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述第一调节 子装置用于采用以下任意一种或多种方式调节所述液流电池系统的电解液的输 调节所述液流电池系统的电解液流速; 以及 调节所述液流电池系统的电解液的入口或出口管径。 14. 根据权利要求 12所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述第二调节 子装置用于采用以下任意一种方式调节温控介质: 调节所述温控介质的温度; 和 /或 调节所述温控介质在所述介质流道中的流速。 15. 根据权利要求 12所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述介质流道 设置于集流板或液流框中。 16. 根据权利要求 12所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,在通过调节所 述液流电池系统的电解液的输入量调节所述液流电池系统的温度时, 所述液流 电池系统所处的环境温度低于预设温度值。 17. 根据权利要求 16所述的液流电池系统的控制装置,其特征在于,所述预设温度 值为所述预设温度值范围的边界值。 18. 一种液流电池系统, 其特征在于, 包括权利要求 10至 17中任一项所述的液流 电池系统的控制装置。 |
图 3是根据本发明实施例的液流电池系统的结构 , 如图 3所示, 图中箭头方向 表示工作状态下电解液的流向, 液流电池系统包括电池堆正极 1、 正极储液罐 4和正 极液体泵 6组成的正极循环回路, 电池堆负极 2、 负极储液罐 3和负极液体泵 5组成 的负极循环回路; 还包括第一测温装置 7和第二测温装置 8, 分别监测负极循环回路 和正极循环回路的环境温度; 还包括第三测温装置 9和第四测温装置 10, 分别监测电 池堆负极和电池堆正极流出电解液温度(该温 度反映电池组温度); 还包括第一控制装 置 11, 根据第一测温装置 7和第三测温装置 9测得的温度, 判断温度是否超过系统工 作的最佳温度范围, 并且在系统温度超过其工作的最佳温度范围时 , 通过调节负极液 体泵 5的输入速度, 从而调节电解液的流量, 达到控制电池组工作温度的目的; 还包 括第二控制装置 12, 根据第二测温装置 8和第四测温装置 10测得的温度, 判断各温 度是否超过系统工作的最佳温度范围,并且在 系统温度超过其工作的最佳温度范围时, 通过调节正极液体泵 6的输入速度, 从而调节电解液的流量, 达到控制电池组工作温 度的目的。 优选地, 调节装置 60包括: 第一调节子装置 62, 用于调节液流电池系统的电解 液的输入量; 和 /或第二调节子装置 64, 用于调节温控介质, 其中, 液流电池系统内部 设置有介质流道, 温控介质位于介质流道中。 在该实施例中, 当液流电池系统的温度超出预设温度值范围时 , 可以通过第一调 节子装置调节液流电池系统的电解液的输入量 , 当液流电池系统的温度过高时, 提高 电解液的输入量, 通过电解液的冷却作用实现对电池组的降温作 用, 当然, 提高电解 液的输入量需保证系统的正常运行。 也可以通过第二调节子装置调节温控介质将液 流 电池系统的温度调节回预设温度值范围内, 通过温控介质带入或带出热量, 起到升温 或降温的作用。 优选地, 第一调节子装置用于采用以下任意一种或多种 方式调节液流电池系统的 电解液的输入量: 调节液流电池系统的电解液流速; 以及调节液流电池系统的电解液 的入口或出口管径。 在该实施例中, 改变电解液输入量的方式, 包括改变全部或部分电池组及电堆中 电解液流速、 电解液入口或出口管径等方式得以实现, 但需保证电池中正负极电解液 流量相匹配。 优选地, 第二调节子装置用于采用以下任意一种方式调 节温控介质: 调节温控介 质的温度; 和 /或调节温控介质在介质流道中的流速。 在该实施例中, 在外部温度即环境温度很低时, 调节温控介质的温度, 例如在液 流电池系统运行前对温控介质进行合理的加热 , 使得温控介质的温度升高, 从而使液 流电池系统处于良好的使用状态, 或在液流电池系统运行前, 首先对温控介质进行升 温, 然后增加温控介质在介质流道中的流速以使液 流电池系统处于良好的使用状态; 当液流电池系统在使用过程中的温度上升较快 时, 调节温控介质的温度, 例如在液流 电池系统运行中对温控介质进行合理的降温, 电池组可以实现快速降温, 使液流电池 系统处于良好的使用状态, 或增加温控介质在介质流道中的流速以使液流 电池系统处 于良好的使用状态。 在实际使用中, 温控介质带出的热量还可以通过适当的方法加 以 利用。 优选地, 介质流道设置于集流板或液流框中。 在单电池的集流板或液流框中设置介质流道可 以实现温度的控制, 根据使用需求 及操作条件等的不同, 在所搭建的电池堆中部分或全部使用这种具有 介质流道的单电 池。 当部分使用时, 带介质流道的单电池可以均匀分布于电池堆内 部, 也可以非均匀 分布在电池组内部, 若为非均匀分布时, 带介质流道的单电池可以位于电池堆中的任 意位置。 通过在集流板中设置介质流道, 在介质流道中加入温控介质, 如循环冷却液, 所 使用的冷却液为水、 乙醇、 防冻液、 冷却油、 空气以及氮气等, 实现对电池组的冷却 控制。 一种较为典型的方式, 将介质流道均匀设置于单电池内部的单个集流 板中, 其 结构如图 4至图 6所示, 单个集流板设置有三个介质流道: 第一介质流道 A, 第二介 质流道 B和第三介质流道 C, 其中, 介质流道通过各种方法如模压方法等在集流板 内 部获得, 此外, 当集流板所用材料导热性较好时, 介质流道仅通过集流板的部分位置 即可提供足够的冷却效率, 其结构如图 7所示, 第五介质流道 D、 第六介质流道 E、 第七介质流道 F仅通过集流板的上部;另一种方式将介质流 设置于多个集流板之间, 使用组合集流板, 这种组合集流板由两块以上的组件组成, 这些组件相互配合安装成 集流板后可在其内部形成相应的介质流道。集 流板可以选用包含且不仅限于石墨板材、 导电高分子、 导电复合材料、 导电陶瓷、 耐蚀性金属板材等材料制得。 可以根据材料 的选取和加工方法的不同, 集流板中介质流道的成型可以置于集流板制备 前、 制备中 或制备后。 上述介质流道的开口位置及形状、 通道形状、 位置、 分布、 形式和材质等 参数在能够满足使用条件和要求的前提下可以 进行任意的调整或组合。 例如, 根据需 要集流板内部的介质流道可以均匀分布, 也可以为非均匀分布。 这种具有介质流道的 集流板的两个表面可以为平板, 也可以根据电池结构设计选择在其表面进行相 应的电 解液流道设计。 在实际使用过程中, 具有介质流道的部分可以选择装装配在电池堆 内 部, 也可以单独外露于电池外部, 从而方便冷却液的管理。 最后, 对本发明实施例所提供的液流电池系统的控制 方法进行描述。 图 8是根据本发明实施例的液流电池系统的控制 法的流程图, 如图 8所示, 该 方法包括如下的步骤 S102至步骤 S106: 步骤 S102, 监测液流电池系统的温度。 优选地, 监测液流电池系统的温度包括: 在液流电池系统运行前, 监测液流电池 系统的外部温度; 以及在液流电池系统运行中, 监测液流电池系统的内部温度。 在系统运行前, 监测系统的外部温度, 能够实时获知系统在使用前的环境温度。 可选地, 当外部温度很低时, 对系统进行合理升温控制, 使得系统能够处于良好的使 用状态。 在系统运行中, 监测系统的内部温度, 能够实时获知系统在使用过程中的温 度变化。 在监测液流电池系统的内部温度时, 可以对电池组进行直接测量, 即监测液 流电池系统的电池堆的温度, 也可以对刚流出电池组的电解液温度进行测量 。 步骤 S104, 判断液流电池系统的温度是否超出预设温度值 范围, 该预设温度值范 围为液流电池系统工作在最佳状态时的温度值 范围。 当液流电池系统的温度超出预设 温度值范围时, 执行步骤 S106, 否则返回步骤 S102。 其中, 预设温度范围是指液流电池系统处于良好工作 状态时的温度范围, 可以根 据液流电池系统的具体使用条件测定或人为确 定。 步骤 S106,调节液流电池系统的温度以使液流电池系 的温度在预设温度值范围 内。 优选地, 调节液流电池系统的温度包括: 调节液流电池系统的电解液的输入量; 和 /或调节温控介质, 液流电池系统内部设置有介质流道, 温控介质位于介质流道中。 当工作中的液流电池系统的温度超出预设温度 值范围时, 可以调节液流电池系统 的电解液的输入量, 当液流电池系统的温度过高时, 提高电解液的输入量, 通过电解 液的冷却作用实现对电池组的降温作用, 当然, 提高电解液的输入量均需保证系统的 正常运行。 也可以调节温控介质将液流电池系统的温度调 节回预设温度值范围内, 通 过温控介质带入或带出热量, 起到升温或降温的作用。 优选地, 调节液流电池系统的电解液的输入量包括采用 以下任意一种或多种方式 调节: 调节液流电池系统的电解液流速; 以及调节液流电池系统的电解液的入口或出 口管径。 改变电解液输入量的方式, 包括改变全部或部分电池组及电堆中电解液流 速、 电 解液入口或出口管径等方式得以实现, 但需保证电池中正负极电解液流量相匹配。 优选地, 通过调节温控介质以使液流电池系统的温度在 预设温度值范围内包括: 调节温控介质的温度; 和 /或调节温控介质在介质流道中的流速。 在外部温度即环境温度很低时, 调节温控介质的温度, 例如在液流电池系统运行 前对温控介质进行合理的加热, 使得温控介质的温度升高, 从而使液流电池系统处于 良好的使用状态, 或在液流电池系统运行前增加温控介质在介质 流道中的流速以使液 流电池系统处于良好的使用状态; 当液流电池系统在使用过程中的温度上升较快 时, 调节温控介质的温度, 例如在液流电池系统运行中对温控介质进行合 理的降温, 电池 组可以实现快速降温, 使液流电池系统处于良好的使用状态, 或增加温控介质在介质 流道中的流速以使液流电池系统处于良好的使 用状态。 在实际使用中, 温控介质带出 的热量还可以通过适当的方法加以利用。 其中, 液流电池系统的内部部件中设置有介质流道, 温控介质位于介质流道中, 温控介质包括以下任意一种介质: 水、 乙醇、 防冻液、 冷却油、 空气以及氮气。 在该实施例中, 实时监测并调节液流电池系统的温度, 使得液流电池系统持续工 作在适宜的温度条件下, 液流电池系统在最合适的内外温度环境中完成 充放电, 从而 使液流电池系统工作在最佳状态, 提高了液流电池系统的充放电效率, 延长液流电池 系统的使用寿命。 采用本发明实施方式设计的液流电池系统, 举例如下: 例 1 : 制备具有新型温控技术的全钒氧化还原液流电 池系统。 选用高导电性多孔 石墨毡作为电极材料, 导电复合材料作为集流板, 使用 Nafion膜作为离子交换膜, 在 集流板中间制备冷却液通道, 冷却液为蒸熘水。 测量工作前的电池温度为 20摄氏度, 当电池组温度大于 40摄氏度时温控系统自动启动液泵驱动冷却水 始循环,对电池组 进行降温。当电池组工作温度降低到 35摄氏度以内时,温控系统控制液泵停止冷却 的循环。 例 2: 制备具有新型温控技术的全钒氧化还原液流电 池系统。 选用高导电性多孔 石墨毡作为电极材料, 导电复合材料作为集流板, 使用 Nafion膜作为离子交换膜, 在 集流板中间制备温控介质流道,温控介质为防 冻液。测量工作前的电池温度为 -10摄氏 度, 启动电池系统后先对防冻液进行加热。将防冻 液温度维持于 20摄氏度后驱动液泵 启动防冻液的循环, 当电池温度高于 10摄氏度时启动电池组开始工作。 例 3 : 制备具有新型温控技术的全钒氧化还原液流电 池系统。 选用高导电性多孔 石墨毡作为电极材料, 石墨板作为集流板, 使用 Nafion膜作为离子交换膜, 以 30摄 氏度为电池系统工作的设定温度值, 当环境温度低于该设定值, 且工作温度高于该设 定值后, 可以通过调整电解液流量以达到降低电池堆温 度的作用。 其中, 该设定值可 以是前述预设温度值范围中的任意一个值, 当然, 也可以是预设温度值范围的边界值 或者最小值, 测量环境温度为 20摄氏度, 当电池组温度上升幅度大于 10摄氏度时, 提高电解液流速 3~15%, 以增强其冷却作用; 当温升幅度回落至 5摄氏度以内后, 调 整电解液流速恢复正常。测量环境温度为 26摄氏度, 当电池组温升为 5摄氏度时, 提 高电解液流速 3~15%, 以增强其冷却作用。 从以上的描述中, 可以看出, 本发明实现了如下技术效果: 使液流电池系统能够 持续工作在在最合适的温度环境中, 提高了液流电池系统的充放电效率, 延长了液流 电池系统的使用寿命。 显然, 本领域的技术人员应该明白, 上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现, 它们可以集中在单个的计算装置上, 或者分布在多个计算装置所 组成的网络上, 可选地, 它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现 , 从而, 可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行, 或者将它们分别制作成各个集成电路模 块, 或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集 成电路模块来实现。 这样, 本发明 不限制于任何特定的硬件和软件结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技 术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
Next Patent: VERTICAL RING HIGH GRADIENT MAGNETIC SEPARATOR