CN102104165A - 一种液流电池用容积式散热设备 - Google Patents
一种液流电池用容积式散热设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102104165A CN102104165A CN2011100278013A CN201110027801A CN102104165A CN 102104165 A CN102104165 A CN 102104165A CN 2011100278013 A CN2011100278013 A CN 2011100278013A CN 201110027801 A CN201110027801 A CN 201110027801A CN 102104165 A CN102104165 A CN 102104165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flow battery
- compressor
- evaporator
- radiator
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000897 Babbitt (metal) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及化工散热设备的设计和应用，特别是一种容积式散热设备的设计及其在液流电池中的应用。本发明提供的容积式散热设备包括蒸发器1、散热器2、压缩机3、制冷剂回流管路4、压缩机吸入管路5和压缩机压出管路6。所述蒸发器1出口和散热器2入口由制冷剂回流管路4连通；散热器2出口和蒸发器1入口依次由压缩机吸入管路5、压缩机3和压缩机压出管路6连通；蒸发器1直接放置于液流电池电解液储液罐7中；制冷剂由压缩机3驱动在蒸发器1和散热器2之间循环流动，实现对液流电池的散热。本发明将散热设备的蒸发器1内置于液流电池电解液储液罐7中，具有设备布置简洁、紧凑，不影响液流电池管路密封性，且换热效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工散热设备的设计和应用，特别是一种容积式散热设备的设计及其在液流电池中的应用。
背景技术
目前，作为一种新的储能方式，液流电池以其能量转换率高、使用寿命长和安全性好等优点，得到了人们的广泛关注。在液流电池运转期间，电解液流经液流电池的泵和电堆，会带走泵和电堆工作时产生的热量。在导热性能不佳的非金属管路系统中，处于常温工作的电解液所携带的热量会逐渐积累，导致电解液温度不断上升，当电解液温度升高到一定程度时，将严重影响到电解液的性状，致使液流电池性能衰减。
文献（朱顺良等. 大规模蓄电储能全钒液流电池研究进展. 化工进展, 2007, 26(2): 207-211）表明，目前，国内外的液流电池所采用的散热方式是：通过管路将散热设备、储液罐和电堆相互串接起来，散热设备因此成为电解液循环管路系统的一个组成部分，可对循环过程中的电解液直接进行散热，从而达到对液流电池进行散热的目的。
液流电池作为一种新的储能手段，其显著特点是电解液依赖于泵进行循环。为提高液流电池的储能效率，需尽可能减少泵的功耗，故而，液流电池在设计和安装时，要求电解液管路系统尽可能的简明、通畅，通过降低电解液流动阻力损失的方式来减少泵的功耗。然而，文献中介绍的液流电池的散热方式，需要使用传统化工散热设备（如板式、管壳式等散热设备）。显然，其存在如下缺陷：首先，由于电解液需流经散热设备，电解液流动阻力损失增加，液流电池的储能效率下降；其次，为了安装散热设备，必然要增加电解液循环系统中管路接口的数量，因而，这种散热方式从根本上降低了电解液循环管路系统的整体密封性；再次，散热设备体积较大，会加大液流电池机组的体积，不利于设备的搬运和安装。因此，有必要设计一种散热设备，其在实现对液流电池进行散热的同时，能够不增加液流电池电解液的流动阻力损失，同时保证电解液管路系统的密封性，不增加液流电池机组的体积。
发明内容
为了在不增加电解液流动阻力损失的前提下，解决液流电池的散热问题，本发明提供了一种容积式散热设备，其与液流电池在设计和安装过程中均可以相对独立进行。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：所采用的容积式散热设备包括蒸发器1、散热器2、压缩机3、制冷剂回流管路4、压缩机吸入管路5和压缩机压出管路6，其中，所述蒸发器1出口和散热器2入口由制冷剂回流管路4连通；所述散热器2出口和蒸发器1入口依次由压缩机吸入管路5、压缩机3和压缩机压出管路6连通；蒸发器1直接放置于液流电池电解液储液罐7中；制冷剂由压缩机3驱动在蒸发器1和散热器2之间循环流动，实现对液流电池的散热。
本发明所述的蒸发器1为盘管结构，其中单管横截面可采用单层或双层管壁结构设计，所述单层管壁结构8使用耐强酸腐蚀、耐高低温且耐高压的非金属材质，包括但不限于PTFE、FEP和PVDF，其壁厚为0.1mm-1mm；所述双层管壁结构9，其外层材质和单层管壁结构8的可选材质相同，内层材质使用传热性能较好、耐高低温且耐高压的金属，包括但不限于铜、不锈钢、铝合金和钛合金，其内外层壁厚分别为0.5mm-2mm和0.1mm-1mm。
本发明所述散热器2采用风冷或水冷方式进行散热。
本发明的优点和积极效果表现为：本发明将散热设备的蒸发器内置于液流电池电解液储液罐中，利用容积流的缓冲效应和容积式散热器的散热原理，在不增加液流电池电解液流动阻力损失的前提下，实现对液流电池进行散热。蒸发器内置于储液罐中，与储液罐形成一体，具有设备布置简洁、紧凑，不影响液流电池管路密封性，且散热效率高的优点，同时，因不直接安装在电解液循环管路中，提高了液流电池管路系统的安全性。
附图说明
图1是液流电池用容积式散热设备的结构流程图。
图2是蒸发器的结构示例。
图3是容积式散热设备在液流电池中使用时的安装结构示意图。
附图中标识： 1-蒸发器；2-散热器；3-压缩机；4-制冷剂回流管路；5-压缩机吸入管路；6-压缩机压出管路7-液流电池电解液储液罐；8-单层管壁结构；9-双层管壁结构；10-电解液输送管路；11-蒸发器管束；12-液流电池电堆；13-散热设备主机。
图3中，所述容积式散热设备，除蒸发器及相关管路外，其余设备均安装在散热设备主机中。
具体实施方式
实施例一
按照图3所示容积式散热设备在液流电池中使用时的安装结构示意图，完成散热设备在液流电池中的安装，本实施例测试了散热设备对液流电池的散热效果。散热设备及液流电池各要素及散热结果如下：
散热管结构：双层管壁结构；
散热管材质：不锈钢管外喷FEP；
散热器结构：单管绕圆盘旋；
散热管壁厚：铜管层1.2 mm厚，FEP层0.2 mm厚；
散热总面积：3.6 m2 ；
散热器散热方式：风冷散热；
制冷系统制冷量：5.5 kW；
电解液浓度：3mol/L硫酸，1.5mol/L钒离子；
电解液体积：1.0 m3；
钒电池功率：10 kW；
循环泵总功率：0.7 kW；
钒电池总效率：81%；
环境温度：25 ℃。
在液流电池运转期间，电解液温度会随着时间的推移不断上升，每上升1℃需时至少2 h，当电解液温度上升至一定温度后，启动散热设备，电解液温度随时间推移会不断下降，且25 min内就可降低1℃。
实施例二
按照图3所示容积式散热设备在液流电池中使用时的安装结构示意图，完成散热设备在液流电池中的安装，本实施例测试了散热设备对液流电池的散热效果。散热设备及液流电池各要素及散热结果如下：
散热管结构：双层管壁结构；
散热管材质：铜管外喷FEP；
散热器结构：单管绕圆盘旋；
散热管壁厚：铜管层1.2 mm厚，FEP层0.3 mm厚；
散热总面积：2.2 m2 ；
散热器散热方式：风冷散热；
制冷系统制冷量：8.5 kW；
电解液浓度：3mol/L硫酸，1.5mol/L钒离子；
电解液体积：1.0 m3；
钒电池功率：10 kW；
循环泵总功率：0.7 kW；
钒电池总效率：83%；
环境温度：30 ℃。
在液流电池运转期间，电解液温度会随着时间的推移不断上升，每上升1℃需时至少2 h，当电解液温度上升至一定温度后，启动散热设备，电解液温度随时间推移会不断下降，且15 min内就可降低1℃。
Claims (3)
1.一种液流电池用容积式散热设备，其特征在于：容积式散热设备包括蒸发器1、散热器2、压缩机3、制冷剂回流管路4、压缩机吸入管路5和压缩机压出管路6，其中，所述蒸发器1出口和散热器2入口由制冷剂回流管路4连通；所述散热器2出口和蒸发器1入口依次由压缩机吸入管路5、压缩机3和压缩机压出管路6连通；蒸发器1直接放置于液流电池电解液储液罐7中；制冷剂由压缩机3驱动在蒸发器1和散热器2之间循环流动，实现对液流电池的散热。
2.根据权利要求1所述的液流电池用容积式散热设备，其特征在于：所述的蒸发器1为盘管结构，其中单管横截面可采用单层或双层管壁结构设计，所述单层管壁结构8使用耐强酸腐蚀、耐高低温且耐高压的非金属材质，包括但不限于PTFE、FEP和PVDF，其壁厚为0.1mm-1mm；所述双层管壁结构9，其外层材质和单层管壁结构8的可选材质相同，内层材质使用传热性能较好、耐高低温且耐高压的金属，包括但不限于铜、不锈钢、铝合金和钛合金，其内外层壁厚分别为0.5mm-2mm和0.1mm-1mm。
3.根据权利要求1所述的液流电池用容积式散热设备，其特征在于：所述的散热器2采用风冷或水冷方式进行散热。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100278013A CN102104165A (zh) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100278013A CN102104165A (zh) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102104165A true CN102104165A (zh) | 2011-06-22 |
Family
ID=44156785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100278013A Pending CN102104165A (zh) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102104165A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654078A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-05-10 | 安徽浙科智创新能源科技有限公司 | 一种方便集成的钒电池电解液储存装置 |
| CN114464859A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-05-10 | 江苏硕阳电子科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2322096Y (zh) * | 1997-08-11 | 1999-06-02 | 赵建东 | 无风多功能室内恒温空调 |
| CN101493298A (zh) * | 2009-01-08 | 2009-07-29 | 西华大学 | 耐腐蚀复合热交换器及其制作方法 |
| CN101551175A (zh) * | 2008-04-04 | 2009-10-07 | 通用汽车环球科技运作公司 | 车辆的暖通空调和电池热管理 |
| CN201985207U (zh) * | 2011-01-26 | 2011-09-21 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
-
2011
- 2011-01-26 CN CN2011100278013A patent/CN102104165A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2322096Y (zh) * | 1997-08-11 | 1999-06-02 | 赵建东 | 无风多功能室内恒温空调 |
| CN101551175A (zh) * | 2008-04-04 | 2009-10-07 | 通用汽车环球科技运作公司 | 车辆的暖通空调和电池热管理 |
| CN101493298A (zh) * | 2009-01-08 | 2009-07-29 | 西华大学 | 耐腐蚀复合热交换器及其制作方法 |
| CN201985207U (zh) * | 2011-01-26 | 2011-09-21 | 上海林洋储能科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654078A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-05-10 | 安徽浙科智创新能源科技有限公司 | 一种方便集成的钒电池电解液储存装置 |
| CN114464859A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-05-10 | 江苏硕阳电子科技有限公司 | 一种液流电池用容积式散热设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103337676B (zh) | 混合动力船锂电池自流冷却装置 | |
| CN102110830A (zh) | 一种液流电池用容积式换热设备 | |
| CN102353185A (zh) | 一种用于热泵热水器的微通道冷凝器 | |
| CN103063058A (zh) | 一种新型卧式冷却器 | |
| CN201985207U (zh) | 一种液流电池用容积式散热设备 | |
| CN106979239A (zh) | 一种高效散热的轴承座 | |
| CN106382836A (zh) | 分离型热管洗浴废水余热回收系统及方法 | |
| CN210296513U (zh) | 液流电池换热系统 | |
| CN102104165A (zh) | 一种液流电池用容积式散热设备 | |
| CN206244896U (zh) | 一种电解液循环系统 | |
| CN207910703U (zh) | 一种具有双流向交互式镶嵌结构的温差发电装置 | |
| CN206930193U (zh) | 热交换器及nmp废气回收系统 | |
| CN213043871U (zh) | 一种层状复合材料内加热器 | |
| CN201803524U (zh) | 用于油田污水废热回收的中高温热泵装置 | |
| CN205194470U (zh) | 一种横置对流式变压器冷却器 | |
| CN201985206U (zh) | 一种液流电池用容积式换热设备 | |
| CN204007242U (zh) | 一种板式换热器 | |
| CN208124687U (zh) | 高效液流电池系统换热装置 | |
| CN201689956U (zh) | 一种蓄电池酸冷却器及其配套冷却系统 | |
| CN212380257U (zh) | 一种防堵排沙型油水冷却装置 | |
| CN212512616U (zh) | 一种用于水轮发电机组冷却的进水流道板式冷却器 | |
| CN102044685A (zh) | 一种用于燃料电池系统的气体加热方法 | |
| CN205646061U (zh) | 电动汽车锂电池 Module 的新型散热系统 | |
| CN205089564U (zh) | 空压机高效油-水换热系统 | |
| CN201087218Y (zh) | 防漏电及防内部气爆电解槽 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110622 |