锌溴液流储能电池的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液流储能电池领域，尤其涉及一种锌溴液流储能电池的控制系统。
【背景技术】
[0002]液流电池的活性物质存在于电解液中，电池被隔膜分隔成正极半电池和负极半电池，它们分别外接正极电解液和负极电解液贮存罐，用电动泵抽取来完成循环。电池的容量取决于电解液贮存罐的容积，而功率则取决于电堆的大小。锌溴液流储能电池的电解液是溴化锌水溶液，充电过程中，锌以金属形态沉积在电极表面，溴形成油状络合物，贮存于正极电解液储液罐的底部。
[0003]目前，锌溴液流储能电池产品化应用还存在一些技术问题，如较高的自放电，这是由于溴在电解液中溶解度高，溶解的溴能快速地传递到锌电极表面，与锌直接反应，造成较为严重的自放电。为减少这样的自放电，目前常规采取的办法是:①用隔膜将正、负极电解液分开。②在正极电解液中加入络合剂，以降低溴的活性。但是，采用这两种方式后虽然能有效地减少自放电，但是在充电过程中，自放电的现象依然较为严重。因为传统方式通常采用两种储液罐分别装载阳极和阴极电解液，在充电过程中，回到阴极罐中的溴的络合物又重新被泵入到电堆中，与电堆中的锌进行了自放电反应，这意味着充电时就伴随着自放电反应，造成电池储存的容量大大减少。
【发明内容】
[0004]为了减少现有技术锌溴储能电池在充电过程中的自放电反应的不足，本实用新型提供一种锌溴液流储能电池的控制系统。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种锌溴液流储能电池的控制系统，锌溴液流储能电池的控制系统包括电堆、装载电解液的阴极罐和阳极罐，所述锌溴液流储能电池的控制系统还包括装载电解液的二相罐、二向阀、四向阀和处理器，二相罐通过二向阀连通阴极罐，处理器连接控制四向阀阀芯的转动和二向阀的开通关闭，四向阀连接分别连接电堆、阴极罐和二相罐的端口，阳极罐的电解液端口连接电堆的电解液端口。
[0006]所述四向阀包括端口 A、端口 B、端口 P、端口 T四个端口，电堆设有四个端口为第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，四向阀的端口 A、端口 B分别连接电堆的第三端口、第四电解液端口，四向阀的端口 P连接二相罐的端口，四向阀的端口 T连接阴极罐的端口，四向阀的端口 A、端口 B是不相邻的两个端口。所述电堆的第一端口、第二端口连接阳极罐的电解液端口。所述处理器包括人机交互模块和监测电堆中电量的电量监测模块，电量监测模块连接监测电堆，电量监测模块同时连接处理器发送电堆信号给处理器，人机交互模块连接处理器。所述人机交互模块上设有充电按钮和放电按钮，表示关闭二向阀的充电按钮和表示开通二向阀的放电按钮均连接处理器。
[0007]本实用新型有如下积极效果:本实用新型中采用三个储液罐技术，新增的“二相罐”用来储存充电形成的溴络合物，避免在充电过程中溴络合物被重新泵入到电堆中与锌进行自放电反应，可以大大提高储能电池的容量。同时本实用新型的控制系统中安装了配有电操机构的二向阀，在充放电过程中，电池管理系统可自动控制开关二向阀，实现智能化、自动化，实现简单、易操作。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型中储液罐及阀、泵安装示意图；
[0009]图2是本实用新型中充电状态电解液循环流动示意图；
[0010]图3是本实用新型中放电状态电解液循环流动示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0012]一种锌溴液流储能电池的控制系统，控制系统中包括锌溴液流储能电池原有的电堆、阳极罐和阴极罐，同时增设了二相罐、二向阀、四向阀和处理器，储液罐及阀、泵的安装示意图如图1所示，电堆、阳极罐、阴极罐和二相罐通过管道连通，其中二相罐和阴极罐通过二向阀控制连通管道，阴极罐、二向罐和电堆的连通管道上设置了四向阀，保证了充放电时电解液的流通。二相罐的使用是用来储存充电形成的溴络合物，避免在充电过程中溴络合物被重新泵入到电堆中与锌进行自放电反应，可以大大提高储能电池的容量。处理器连接控制二向阀和四向阀，可以控制二向阀门的开通、关闭和四向阀阀芯的转动，从而实现自动控制储能系统。
[0013]储能电池的各罐口的连通方式具体如图2、3所示，电堆设有四个输送电解液的端口分别为:第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，四向阀设有四个端口分别为:端口 A、端口 B、端口 P、端口 T，电堆的第一端口、第二端口连通在阳极罐的端口上，电堆的第三端口连通阴极罐的输液端口，电堆的第四端口连通二相罐的输液端口。端口的连通中部分需要四向阀的连通，本实用新型中四向阀的端口 A、端口 B分别连接电堆的第三端口、第四电解液端口，四向阀的端口 P连接二相罐的端口，四向阀的端口 T连接阴极罐的端口，四向阀的端口 A、端口 B是不相邻的两个端口。为了保证自动充放电的安全性和自动化，处理器中设置了人机交互模块和电量监测模块，电量监测模块连接到电堆监测电堆的电量情况，同时连接到处理器，进行低电量报警到处理器。当处理器收到低电量信号时，处理器发出充电信号输送关闭指令到二向阀，关闭二向阀进行充电处理；当处理器收到电量已满的信号，发出开通二向阀的指令，进行电堆放电反应，通过处理器和电量监测模块的结合实现自动充放电管理。为了方便操作人员自由进行充放电，人机交互模块中包括充电按钮和放电按钮，充电按钮和放电按钮连接处理器，表示关闭/开通二向阀的操作，操作人员可以根据需要调节充放电。
[0014]一种锌溴液流储能电池的控制系统的方法，方法步骤包括:
[0015]步骤一、系统中设有阳极罐、阴极罐和二相罐，二相罐通过二向阀连通阴极罐。
[0016]步骤二、系统中增设四向阀，四向阀的端口分别连通电堆、阴极罐和二相罐的端口，具体连接为:电堆的第一端口、第二端口连通在阳极罐的端口上，四向阀的端口 A、端口B端口分别连接电堆的第三端口、第四电解液端口，四向阀的端口 P连接二相罐的端口，四向阀的端口 T连接阴极罐的端口，四向阀的端口 A、端口 B是不相邻的两个端口。
[0017]步骤三、初始状态下，阳极罐、阴极罐和二相罐均注入电解液，为充放电做准备。
[0018]步骤四、充电时，系统关闭二向阀，二相罐和阴极罐不连通，阴极泵抽取阴极罐中的电解液泵入到电堆中进行充电反应，形成溴的络合物回到二相罐中，沉淀在二相罐中的底部，其电解液循环流动示意图如图2所示。
[0019]步骤五、放电时，系统打开二向阀，阴极泵抽取二相罐中的溴络合物泵入到电堆中进行放电反应，其电解液循环流动示意图如图3所示。
[0020]步骤六、重复步骤四、五，进行充放电循环，实现充放电。系统中设置了电量监测模块监测电堆的电量，结合处理器进行充放电控制，实现自动充放电。如果需要自行进行充放电，系统中设置来人机交互模块，人机交互模块中设有充电按钮和放电按钮，可以自行进行充放电、操作简单。
[0021]上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锌溴液流储能电池的控制系统，锌溴液流储能电池的控制系统包括电堆、装载电解液的阴极罐和阳极罐，其特征在于，所述锌溴液流储能电池的控制系统还包括装载电解液的二相罐、二向阀、四向阀和处理器，二相罐通过二向阀连通阴极罐，处理器连接控制四向阀阀芯的转动和二向阀的开通关闭，四向阀连接分别连接电堆、阴极罐和二相罐的端口，阳极罐的电解液端口连接电堆的电解液端口。
2.根据权利要求1所述的锌溴液流储能电池的控制系统，其特征在于，所述四向阀包括端口 A、端口 B、端口 P、端口 T四个端口，电堆设有四个端口为第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，四向阀的端口 A、端口 B分别连接电堆的第三端口、第四端口，四向阀的端口 P连接二相罐的端口，四向阀的端口 T连接阴极罐的端口，四向阀的端口 A、端口 B是不相邻的两个端口。
3.根据权利要求2所述的锌溴液流储能电池的控制系统，其特征在于，所述电堆的第一、二端口连接阳极罐的电解液端口。
4.根据权利要求1所述的锌溴液流储能电池的控制系统，其特征在于，所述处理器包括人机交互模块和监测电堆中电量的电量监测模块，电量监测模块连接监测电堆，电量监测模块同时连接处理器发送电堆信号给处理器，人机交互模块连接处理器。
5.根据权利要求4所述的锌溴液流储能电池的控制系统，其特征在于，所述人机交互模块上设有充电按钮和放电按钮，表示关闭二向阀的充电按钮和表示开通二向阀的放电按钮均连接处理器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种锌溴液流储能电池的控制系统，属于液流储能电池领域，控制系统包括电堆、装载电解液的阴极罐、阳极罐、装载电解液的二相罐、二向阀、四向阀和处理器，二相罐通过二向阀连通阴极罐，处理器连接控制四向阀阀芯的转动和二向阀的开通关闭，四向阀连接分别连接电堆、阴极罐和二相罐的端口，阳极罐的电解液端口连接电堆的电解液端口。本实用新型中采用新增的“二相罐”用来储存充电形成的溴络合物，避免在充电过程中的自放电反应，控制系统中还安装了配有电操机构的二向阀，在充放电过程中，电池管理系统可自动控制开关二向阀，实现智能化、自动化，解决了减少现有技术锌溴储能电池在充电过程中的自放电反应的问题。
【IPC分类】H01M8-02, H01M8-04
【公开号】CN204497318
【申请号】CN201520161034
【发明人】杨波, 张红瑾, 殷俊, 冯先进, 付源, 吴庆, 史培森
【申请人】安徽美能储能系统有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月20日