TWI506292B - 超音波檢測液流電池充放電狀態裝置 - Google Patents

Description

超音波檢測液流電池充放電狀態裝置

本發明是有關於一種超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，尤指一種可於液流電池組之充放電過程中，利用各超音波偵測機構檢知該液流電池組之充放電狀態，以利進行液流電池組之相關參數調整，而達到結構簡單、不需額外增加電源、不破壞液流電池組性能、以及精準且快速得知充放電狀態之功效者。

按，一般習用之液流電池組於進行充放電狀態之量測時，通常係以一測試設備與液流電池組連接，而由測試設備取得液流電池組之充放電狀態曲線圖，之後再配合圖中面積以積分運算之方式(Q=CV)求出液流電池組之電流及電壓，藉以獲得液流電池組之充放電狀態。

然，以上述之方式而言，不但需要對液流電池組額外增加電源，而導致液流電池組本身之性能被破壞，且其計算之方式亦較為複雜，而無法精準且快速得知液流電池組之充放電狀態，使得液流電池組於進行相關參數之調整時，並無法準確獲得其充放電之資訊。

有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並 藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本發明「超音波檢測液流電池充放電狀態裝置」，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於，可於液流電池組之充放電過程中，利用各超音波偵測機構檢知該液流電池組之充放電狀態，以利進行液流電池組之相關參數調整，而達到結構簡單、不需額外增加電源、不破壞液流電池組性能、以及精準且快速得知充放電狀態之功效。

為達上述之目的，本發明係一種超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其包含有：一具有至少二出口部及入口部之液流電池組；至少二分別連接於各出口部之超音波偵測機構；至少二分別連接各超音波偵測機構之電解液儲存槽；以及至少二分別連接於各入口部與各電解液儲存槽之致動機構。

於本發明裝置之實施例中，該液流電池組係包含有至少二導電板、多數設於各導電板間之雙極板、多數設於雙極板間之離子交換膜、及分別夾設於各離子交換膜兩側之電極。

於本發明裝置之實施例中，各導電板分係為正極導電板與負極導電板。

於本發明裝置之實施例中，該液流電池組係進一步連接有一測試平台。

於本發明裝置之實施例中，該測試平台係包含有一連接各導電板之直流電源、一連接直流電源之能源轉換器、及一連接能源轉換 器之交流電源。

於本發明裝置之實施例中，各超音波偵測機構係分別具有一超音波感測器。

於本發明裝置之實施例中，各致動機構係為泵浦。

1‧‧‧液流電池組

11‧‧‧出口部

12‧‧‧入口部

13‧‧‧導電板

14‧‧‧雙極板

15‧‧‧離子交換膜

16‧‧‧電極

2‧‧‧超音波偵測機構

21‧‧‧超音波感測器

3‧‧‧電解液儲存槽

4‧‧‧致動機構

5‧‧‧測試平台

51‧‧‧直流電源

52‧‧‧能源轉換器

53‧‧‧交流電源

第1圖，係本發明之基本架構示意圖。

第2圖，係本發明之測試狀態示意圖。

第3圖，係本發明液流電池組之正極充放電狀態示意圖。

第4圖，係本發明液流電池組之負極充放電狀態示意圖。

請參閱『第1、2、3及第4圖』所示，係分別為本發明之基本架構示意圖、本發明之測試狀態示意圖、本發明液流電池組之正極充放電狀態示意圖及本發明液流電池組之負極充放電狀態示意圖。如圖所示：本發明係一種超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其裝置至少包含有一液流電池組1、至少二超音波偵測機構2、至少二電解液儲存槽3以及至少二致動機構4所構成。

上述所提之液流電池組1係具有至少二出口部11及入口部12，且該液流電池組1係包含有至少二導電板13、多數設於各導電板13間之雙極板14、多數設於雙極板14間之離子交換膜15、及分別夾設於各離子交換膜15兩側之電極16，而各導電板13分係為正極導電板與負極導電板。

各超音波偵測機構2係分別連接於液流電池組1之各出口部11，且各超音波偵測機構2係分別具有一超音波感測器21。

各電解液儲存槽3係分別連接各超音波偵測機構2。

各致動機構4係分別連接於液流電池組1之各入口部12與各電解液儲存槽3，而各致動機構4係為泵浦。

藉此，可於液流電池組1配合各電解液儲存槽3與致動機構4於進行充放電之過程中，利用各超音波偵測機構2之超音波感測器21感測電池液體流動時產生之音波振動，進而檢知該液流電池組1之充放電狀態，以利進行液流電池組1之相關參數調整，而達到結構簡單、不需額外增加電源、不破壞液流電池組性能、以及精準且快速得知充放電狀態之功效。

而有關本發明測試時之操作方式說明如下：當本發明於進行測試時，係於，該液流電池組1係進一步連接有一測試平台5，其中該測試平台5係包含有一連接各導電板之直流電源51、一連接直流電源51之能源轉換器52、及一連接能源轉換器52之交流電源53，之後再以列步驟進行：

1.並秤取適量硫酸氧釩晶體，溶解於2M硫酸中配置出150ml特定濃度之硫酸氧釩溶液。

2.先取50ml上述溶液分別置於各電解液儲存槽3中(各電解液儲存槽3係依各導電板13分係為正極與負極)。

3.啟動測試平台5，使該測試平台5於電流：1A、流速：3L/hr、保護電壓：1.8V、溫度：25℃下進行充電，而得特定濃度之三價、五價釩溶液。

4.取步驟1之溶液50ml替換其中一電解液儲存槽3中(正極)之五價釩溶液。

5.將各超音波偵測機構2係分別連接於液流電池組1之各出口部11至各電解液儲存槽3之路徑上。

6.啟動測試平台5，使該測試平台5於電流：1A、流速：3L/hr、保護電壓：1.8V、溫度：25℃下進行充電，並於操作條件：電流：1A、流速：3L/hr、最低電壓：0.2V、溫度：25℃下進行充放電。

7.隨時間紀錄各超音波偵測機構2速度與充放電參數。

8.繪製超音波速度在特定濃度對於不同充放電狀態下之關係圖(如第3及第4圖所示)。

9.調整溫度與濃度條件並重複上述步驟6~步驟8。

如此，可藉由上述之步驟(配合如第3及第4圖所示)得知，當液流電池組1之正極與負極於充放電狀態時，該測試平台5與各超音波偵測機構2係得到相同之速度曲線圖，且由超音波偵測機構2在負極得到之曲線可知，該曲線之斜率係呈線性關係，因此，可清楚看出液流電池組1是否完全放電；故由上述之測試可知本發明確實可利用各超音波偵測機構2檢知該液流電池組1之充放電狀態，讓液流電池組1可進行相關參數之調整，而達到結構簡單、不需額外增加電源、不破壞性能、以及精準且快速得知充放電狀態。

綜上所述，本發明超音波檢測液流電池充放電狀態裝置可有效改善習用之種種缺點，可於液流電池組之充放電過程中，利用各超音波偵測機構檢知該液流電池組之充放電狀態，以利進行液流電池組之相關參數調整，而達到結構簡單、不需額外增加電源、不 破壞液流電池組性能、以及精準且快速得知充放電狀態之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧液流電池組

11‧‧‧出口部

12‧‧‧入口部

13‧‧‧導電板

14‧‧‧雙極板

15‧‧‧離子交換膜

16‧‧‧電極

2‧‧‧超音波偵測機構

21‧‧‧超音波感測器

3‧‧‧電解液儲存槽

4‧‧‧致動機構

Claims (6)

1. 一種超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，包括有：一液流電池組，其具有至少二出口部及入口部；至少二超音波偵測機構，係分別連接於液流電池組之各出口部，且各超音波偵測機構係分別具有一超音波感測器；至少二電解液儲存槽，係分別連接各超音波偵測機構；以及至少二致動機構，係分別連接於液流電池組之各入口部與各電解液儲存槽；藉此，可於該液流電池組配合各電解液儲存槽與致動機構於進行充放電之過程中，利用各超音波偵測機構之超音波感測器感測電池液體流動時產生之音波振動，進而檢知該液流電池組之充放電狀態。
2. 依申請專利範圍第1項所述之超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其中，該液流電池組係包含有至少二導電板、多數設於各導電板間之雙極板、多數設於雙極板間之離子交換膜、及分別夾設於各離子交換膜兩側之電極。
3. 依申請專利範圍第2項所述之超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其中，各導電板分係為正極導電板與負極導電板。
4. 依申請專利範圍第2項所述之超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其中，該液流電池組係進一步連接有一測試平台。
5. 依申請專利範圍第4項所述之超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其中，該測試平台係包含有一連接各導電板之直流電源、一 連接直流電源之能源轉換器、及一連接能源轉換器之交流電源。
6. 依申請專利範圍第1項所述之超音波檢測液流電池充放電狀態裝置，其中，各致動機構係為泵浦。