【技术实现步骤摘要】
本公开涉及液流电池领域，尤其涉及一种液流电池优化装置。
技术介绍
1、液流电池作为典型的电化学储能装置，电池中的电化学活性物质迁移、电极上的电子传导与交换速率直接影响能量转化与储能效率。在一定的电流密度下，液流电池有电流通过时，电池会发生极化，输出电压偏离理想电压，电压损失包括欧姆极化、动力学极化、浓差极化。其中欧姆极化来源于膜材料阻抗、电解液阻抗、电极及双极板阻抗、集流体阻抗。利用暂态极化曲线能够快速分析液流电池性能，确定影响液流电池性能的关键因素。在较低的电流密度下，液流电池有动力学极化过程控制，其原因是电极材料于电解液界面之间电荷转移速度比较慢，为了减少动力学极化，需要增加电极表面反应活性点数，增加电极反应活性点数的途径有两种：对电极材料进行改性，对电池结构进行改进。
2、随着电流密度的增大，电池逐步转变为欧姆极化控制。液流电池欧姆内阻主要由膜材料、电极材料、电解液、集流体电阻及彼此之间的接触电阻组成。为了减少电阻欧姆内阻，可以选择导电性比较好的隔膜材、电极材料、集流体材料、电解液浓度及组成，也可以通过电池结构改进来减少电池欧姆内阻。随着电流密度进一步增大，电池转变为传质控制。活性物质的传质限制了反应的进行，为了减少传质极化，需要增大电解液流量，同时也可以通过设计流道来强化电池腔室内电解液传质。
3、液流电池性能由动力学极化、欧姆极化、传质极化三部分决定，在液流电池设计过程中，需要考虑液流电池电堆内材料、结构组合特征的影响，也需要考虑液流电池循环系统操作条件的影响。做好与液流电池系统性能有关的每一部
4、液流电池在充放电过程中一般采用直流电源。对于负极侧为金属沉积型的液流电池，在用直流电源进行充电的过程中伴随金属沉积现象，直流电流具有连续性或持续性，不会随时间改变而中断，在阴极和溶液界面处会形成较厚的扩散层，使阴极表面的金属离子浓度降低而产生浓差极化，限制了沉积速度，使用较大的电流密度不但不能提高沉积速度，反而使阴极析氢量增加，电流效率降低、产生氢脆、针孔、麻点、烧焦和起泡等缺陷。因此，直流电流在提高阴极电流密度、抑制副反应产生、降低杂质含量、改善电流分布等方面作用甚微。
技术实现思路
1、本公开提供了一种液流电池优化装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种液流电池优化装置，其特征在于，所述装置包括：
3、液流电池电堆和嵌入式超声波发声装置，所述液流电池电堆由液流电池单元电气串联组成；
4、所述液流电池单元包括：双极板与电极板一体化组件，离子交换膜，电极框，所述电极板一体化组件包括负极板和/或正极板，以及均匀设置于所述双极板与负极板和正极板之间的导电柱，所述双极板与所述负极板和所述正极板之间基于均匀分布的所述导电柱进行电气连接，实现所述液流电池单元的电气串联；
5、所述超声波发声装置包括：超声波驱动电源和压电元件；
6、所述压电元件设置在所述双极板与所述正极板和/或所述负极板之间，所述超声波驱动电源对所述压电元件供电使所述压电元件进行超声波振动，基于所述超声波振动分别作用于所述双极板、负极板和/或正极板，所述超声波振动的相关参数包含振动的频率、振幅和相位。
7、在一可实施方式中，所述压电元件均匀填充在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
8、所述双极板与所述电极板之间填充耐电解液腐蚀的树脂材料，使所述导电柱和所述压电元件避免与所述电解液接触，所述树脂材料还用于固定所述压电元件和所述导电柱之间的相对位置；
9、所述压电元件为压电晶体或压电薄膜；
10、所述压电晶体或所述压电薄膜设置在所述导电柱外围。
11、在一可实施方式中，所述超声波驱动电源基于导线连接所述压电晶体或所述压电薄膜的正极和负极，通过设置所述超声波驱动电源输出的交变形式电压，控制所述压电晶体或所述压电薄膜产生对应的所述超声波振动的频率、振幅和相位；
12、液流电池充放电过程中所述双极板与电极板一体化组件产生的电场共同作用于所述正极板和/或所述负极板，基于所述正极板和/或所述负极板上均匀分布的所述导电柱使对应的电极与电解液接触界面的扩散层中的活性物质均匀分布，基于均匀分布的所述压电晶体或所述压电薄膜超声振动产生的超声波场，进一步作用于所述电极与电解液接触界面。使所述扩散层中的活性物质进一步均匀分布。
13、在一可实施方式中，所述压电晶体设置有正电极和负电极，至少一个所述压电晶体的所述正电极连接在一起，所述负电极连接在一起，使其上下表面排列一致成为共享正电极和共享负电极结构，至少一个所述液流电池单元中的所述共享正电极和所述共享负电极结构通过串联或并联的形式相连接并通过引线与所述超声波驱动电源相连；
14、所述压电薄膜的所述正电极和所述负电极设置在薄膜两面，至少一个所述压电薄膜通过堆叠使所述正电极与所述负电极进行串联或并联成为压电薄膜一体化结构，至少一个液流电池单元中的所述压电薄膜一体化结构通过串联或并联的形式相连接，并通过所述引线与所述超声波驱动电源相连；
15、所述超声波驱动电源基于分布式导线链路连接各个液流电池单元中由所述压电晶体或所述压电薄膜组成一体化结构的正极和负极；
16、所述超声波驱动电源基于所述分布式导线链路，控制向所述各液流电池单元中由所述压电晶体或所述压电薄膜组成一体化结构传输的交变形式电压的大小；
17、基于所述超声波振动的频率、振幅和相位在所述液流电池单元中由所述压电晶体或所述压电薄膜组成一体化结构生成所述超声波场，并作用于各所述液流电池单元。
18、在一可实施方式中，所述压电晶体均匀分布在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
19、或所述压电薄膜均匀分布在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
20、所述导电柱以所述双极板为中心对称分布或非对称分布，所述压电元件的设置位置基于所述导电柱对应设置，当所述压电元件均匀分布于所述正极板与所述负极板之间时，以所述双极板为中心对称分布或非对称分布，用于提高所述液流电池单元中所述电极板与所述电解液界面作用的均匀性和一致性；
21、外部电源系统通过液流电池电堆两端的正、负集流体，对所述液流电池电堆内各所述液流电池单元施加的电场并与液流电池单元内设置的所述压电元件产生的所述超声波场相互耦合，共同作用于所述液流电池单元各电极与所述电解液界面；
22、或根据所述压电元件工作时的超声波场和所述液流电池电堆工作时产生的所述电场之间的耦合关系设置所述压电元件的位置。
23、在一可实施方式中，所述压电薄膜的材料至少包括以下之一：聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯共聚物、3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物、聚苯乙烯磺酸钠、氮化铝、碳基；
24、所述压电晶体的材料至少包括以下之一：铅锌钛化合物、锆钛酸铅、钛酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液流电池优化装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电元件均匀填充在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电晶体均匀分布在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电薄膜的材料至少包括以下之一：聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯共聚物、3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物、聚苯乙烯磺酸钠、氮化铝、碳基；
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双极板设置为封闭的二维空间结构；
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液流电池电堆采用多脉冲电源进行充放电；
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多脉冲电源作用于负极侧为金属沉积型的液流电池系统；
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括液流电池管理系统；>...
【技术特征摘要】
1.一种液流电池优化装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电元件均匀填充在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电晶体均匀分布在所述正极板和/或所述负极板与所述双极板之间；
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电薄膜的材料至少包括以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜念慈，
申请(专利权)人：纬景储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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