專利名稱：一種液流電池用容積式散熱設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工散熱設備的設計和應用，特別是一種容積式散熱設備的設計及其在液流電池中的應用。
背景技術：
目前，作為一種新的儲能方式，液流電池以其能量轉(zhuǎn)換率高、使用壽命長和安全性好等優(yōu)點，得到了人們的廣泛關注。在液流電池運轉(zhuǎn)期間，電解液流經(jīng)液流電池的泵和電堆，會帶走泵和電堆工作時產(chǎn)生的熱量。在導熱性能不佳的非金屬管路系統(tǒng)中，處于常溫工作的電解液所攜帶的熱量會逐漸積累，導致電解液溫度不斷上升，當電解液溫度升高到一定程度時，將嚴重影響到電解液的性狀，致使液流電池性能衰減。文獻(朱順良等.大規(guī)模蓄電儲能全釩液流電池研究進展.化工進展，2007， 26(2): 207-211)表明，目前，國內(nèi)外的液流電池所采用的散熱方式是通過管路將散熱設備、儲液罐和電堆相互串接起來，散熱設備因此成為電解液循環(huán)管路系統(tǒng)的一個組成部分， 可對循環(huán)過程中的電解液直接進行散熱，從而達到對液流電池進行散熱的目的。液流電池作為一種新的儲能手段，其顯著特點是電解液依賴于泵進行循環(huán)。為提高液流電池的儲能效率，需盡可能減少泵的功耗，故而，液流電池在設計和安裝時，要求電解液管路系統(tǒng)盡可能的簡明、通暢，通過降低電解液流動阻力損失的方式來減少泵的功耗。 然而，文獻中介紹的液流電池的散熱方式，需要使用傳統(tǒng)化工散熱設備(如板式、管殼式等散熱設備)。顯然，其存在如下缺陷首先，由于電解液需流經(jīng)散熱設備，電解液流動阻力損失增加，液流電池的儲能效率下降；其次，為了安裝散熱設備，必然要增加電解液循環(huán)系統(tǒng)中管路接口的數(shù)量，因而，這種散熱方式從根本上降低了電解液循環(huán)管路系統(tǒng)的整體密封性；再次，散熱設備體積較大，會加大液流電池機組的體積，不利于設備的搬運和安裝。因此，有必要設計一種散熱設備，其在實現(xiàn)對液流電池進行散熱的同時，能夠不增加液流電池電解液的流動阻力損失，同時保證電解液管路系統(tǒng)的密封性，不增加液流電池機組的體積。
發(fā)明內(nèi)容為了在不增加電解液流動阻力損失的前提下，解決液流電池的散熱問題，本實用新型提供了一種容積式散熱設備，其與液流電池在設計和安裝過程中均可以相對獨立進行。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是所采用的容積式散熱設備包括蒸發(fā)器1、散熱器2、壓縮機3、制冷劑回流管路4、壓縮機吸入管路5和壓縮機壓出管路6，其中， 所述蒸發(fā)器1出口和散熱器2入口由制冷劑回流管路4連通；所述散熱器2出口和蒸發(fā)器 1入口依次由壓縮機吸入管路5、壓縮機3和壓縮機壓出管路6連通；蒸發(fā)器1直接放置于液流電池電解液儲液罐7中；制冷劑由壓縮機3驅(qū)動在蒸發(fā)器1和散熱器2之間循環(huán)流動， 實現(xiàn)對液流電池的散熱。本實用新型所述的蒸發(fā)器1為盤管結(jié)構(gòu)，其中單管橫截面可采用單層或雙層管壁結(jié)構(gòu)設計，所述單層管壁結(jié)構(gòu)8使用耐強酸腐蝕、耐高低溫且耐高壓的非金屬材質(zhì)，包括但不限于PTFE、FEP和PVDF，其壁厚為0. Imm-Imm ；所述雙層管壁結(jié)構(gòu)9，其外層材質(zhì)和單層管壁結(jié)構(gòu)8的可選材質(zhì)相同，內(nèi)層材質(zhì)使用傳熱性能較好、耐高低溫且耐高壓的金屬，包括但不限于銅、不銹鋼、鋁合金和鈦合金，其內(nèi)外層壁厚分別為0. 5mm-2mm和0. lmm-lmm。本實用新型所述散熱器2采用風冷或水冷方式進行散熱。本實用新型的優(yōu)點和積極效果表現(xiàn)為本實用新型將散熱設備的蒸發(fā)器內(nèi)置于液流電池電解液儲液罐中，利用容積流的緩沖效應和容積式散熱器的散熱原理，在不增加液流電池電解液流動阻力損失的前提下，實現(xiàn)對液流電池進行散熱。蒸發(fā)器內(nèi)置于儲液罐中， 與儲液罐形成一體，具有設備布置簡潔、緊湊，不影響液流電池管路密封性，且散熱效率高的優(yōu)點，同時，因不直接安裝在電解液循環(huán)管路中，提高了液流電池管路系統(tǒng)的安全性。

圖1是液流電池用容積式散熱設備的結(jié)構(gòu)流程圖。圖2是蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示例。圖3是容積式散熱設備在液流電池中使用時的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標識1-蒸發(fā)器；2-散熱器；3-壓縮機；4-制冷劑回流管路；5-壓縮機吸入管路；6-壓縮機壓出管路7-液流電池電解液儲液罐；8-單層管壁結(jié)構(gòu)；9-雙層管壁結(jié)構(gòu)；10-電解液輸送管路；11-蒸發(fā)器管束；12-液流電池電堆；13-散熱設備主機。圖3中，所述容積式散熱設備，除蒸發(fā)器及相關管路外，其余設備均安裝在散熱設備主機中。
具體實施方式
實施例一按照圖3所示容積式散熱設備在液流電池中使用時的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，完成散熱設備在液流電池中的安裝，本實施例測試了散熱設備對液流電池的散熱效果。散熱設備及液流電池各要素及散熱結(jié)果如下散熱管結(jié)構(gòu)雙層管壁結(jié)構(gòu)；散熱管材質(zhì)不銹鋼管外噴FEP ；散熱器結(jié)構(gòu)單管繞圓盤旋；散熱管壁厚銅管層1. 2 mm厚，F(xiàn)EP層0. 2 mm厚；散熱總面積3. 6 m2;散熱器散熱方式風冷散熱；制冷系統(tǒng)制冷量5. 5 kW ；電解液濃度3mol/L硫酸，1. 5mol/L釩離子；電解液體積1.0m3;釩電池功率IOkW ；循環(huán)泵總功率0. 7 kff ；釩電池總效率81%;環(huán)境溫度25 °C。
4[0030]在液流電池運轉(zhuǎn)期間，電解液溫度會隨著時間的推移不斷上升，每上升1°C需時至少2 h，當電解液溫度上升至一定溫度后，啟動散熱設備，電解液溫度隨時間推移會不斷下降，且25 min內(nèi)就可降低1°C。實施例二按照圖3所示容積式散熱設備在液流電池中使用時的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，完成散熱設備在液流電池中的安裝，本實施例測試了散熱設備對液流電池的散熱效果。散熱設備及液流電池各要素及散熱結(jié)果如下散熱管結(jié)構(gòu)雙層管壁結(jié)構(gòu)；散熱管材質(zhì)銅管外噴FEP ；散熱器結(jié)構(gòu)單管繞圓盤旋；散熱管壁厚銅管層1. 2 mm厚，F(xiàn)EP層0. 3 mm厚；散熱總面積2. 2 m2 ；散熱器散熱方式風冷散熱；制冷系統(tǒng)制冷量8. 5 kff ；電解液濃度3mol/L硫酸，1. 5mol/L釩離子；電解液體積1. Om3;釩電池功率IOkW;循環(huán)泵總功率0. 7 kff ；釩電池總效率83%;環(huán)境溫度30 °C。在液流電池運轉(zhuǎn)期間，電解液溫度會隨著時間的推移不斷上升，每上升1°C需時至少2 h，當電解液溫度上升至一定溫度后，啟動散熱設備，電解液溫度隨時間推移會不斷下降，且15 min內(nèi)就可降低1°C。
權(quán)利要求1.一種液流電池用容積式散熱設備，其特征在于容積式散熱設備包括蒸發(fā)器(1)、散熱器( 、壓縮機C3)、制冷劑回流管路(4)、壓縮機吸入管路( 和壓縮機壓出管路(6)，其中，所述蒸發(fā)器⑴出口和散熱器⑵入口由制冷劑回流管路⑷連通；所述散熱器⑵出口和蒸發(fā)器(1)入口依次由壓縮機吸入管路(5)、壓縮機C3)和壓縮機壓出管路(6)連通； 蒸發(fā)器(1)直接放置于液流電池電解液儲液罐(7)中；制冷劑由壓縮機C3)驅(qū)動在蒸發(fā)器 (1)和散熱器( 之間循環(huán)流動，實現(xiàn)對液流電池的散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池用容積式散熱設備，其特征在于所述的蒸發(fā)器(1) 為盤管結(jié)構(gòu)，其中單管橫截面可采用單層或雙層管壁結(jié)構(gòu)設計，所述單層管壁結(jié)構(gòu)(8)使用耐強酸腐蝕、耐高低溫且耐高壓的非金屬材質(zhì)，包括但不限于PTFE、FEP和PVDF，其壁厚為0. Imm-Imm ；所述雙層管壁結(jié)構(gòu)(9)，其外層材質(zhì)和單層管壁結(jié)構(gòu)(8)的可選材質(zhì)相同，內(nèi)層材質(zhì)使用傳熱性能較好、耐高低溫且耐高壓的金屬，包括但不限于銅、不銹鋼、鋁合金和鈦合金，其內(nèi)外層壁厚分別為0. 5mm-2mm和0. lmm-lmm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池用容積式散熱設備，其特征在于所述的散熱器(2) 采用風冷或水冷方式進行散熱。
專利摘要本實用新型涉及化工散熱設備的設計和應用，特別是一種容積式散熱設備的設計及其在液流電池中的應用。本實用新型提供的容積式散熱設備包括蒸發(fā)器1、散熱器2、壓縮機3、制冷劑回流管路4、壓縮機吸入管路5和壓縮機壓出管路6。所述蒸發(fā)器1出口和散熱器2入口由制冷劑回流管路4連通；散熱器2出口和蒸發(fā)器1入口依次由壓縮機吸入管路5、壓縮機3和壓縮機壓出管路6連通；蒸發(fā)器1直接放置于液流電池電解液儲液罐7中；制冷劑由壓縮機3驅(qū)動在蒸發(fā)器1和散熱器2之間循環(huán)流動，實現(xiàn)對液流電池的散熱。本實用新型將散熱設備的蒸發(fā)器1內(nèi)置于液流電池電解液儲液罐7中，具有設備布置簡潔、緊湊，不影響液流電池管路密封性，且換熱效率高的優(yōu)點。
文檔編號H01M8/04GK201985207SQ20112002505
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者何清, 周漢濤, 李佳, 楊洋, 薛坤 申請人:上海林洋儲能科技有限公司