技术领域
[0001] 本
发明涉及液流电池领域。具体为一种用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置及其使用方法。
背景技术
[0002] 全钒液流电池是一种新型的电池，由于其使用寿命长，而且绿色环保的特性，得到了越来越广泛的使用。全钒液流电池主要由电堆、
电解液和控制系统构成，其工作原理为：将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。两种电解液在各自的供液设备的驱动下，由各自的电解液储罐分别独立地循环流经电池的正极或负极，并在电极表面发生
氧化和还原反应，实现对电池的充放电。
[0003] 全钒液流电池的正极和负极采用碳毡制造而成，碳毡的厚度一定程度上决定了电池的其他部件的设计尺寸，因此碳毡的厚度需要有严格的并符合规定的尺寸。但实际上由于碳毡具有很多空隙，用作电极的碳毡空隙更是达到80％以上，这一属性导致碳毡即使受到较小的压
力，都会发生形变。若使用传统的厚度测量工具，如卡尺，将难以确定碳毡的厚度实际值。而且由于受到到生产工艺和储存方式等其他因素的影响，碳毡的表面通常不太平整。对于两个不平整的表面，即使能测量出一个
位置的厚度，但它不能反映这件碳毡的实际整体厚度。如果无法测量出它厚度的实际值，会大大增加实际加工的难度和成本。若出现厚度偏差过大的情况，甚至会严重降低电池的性能。
发明内容
[0004] 本发明解决的技术问题在于克服
现有技术无法准确测量碳毡厚度的缺点，提供一种通过测碳毡所受到的
摩擦力来反应碳毡厚度的测量装置，大大减少碳毡
变形造成的影响，从而提高测量的精确度，获取碳毡的有效实际尺寸。
[0005] 本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置，包括：
[0006] 测量台，所述测量台包括用于承托和放置所述碳毡的测量台平面，所述测量台平面的一端向远离所述测量台平面的方向设有由多级逐级升高的第一测量台阶，所述测量台平面的另一端向远离所述第一测量台阶的方向设有多级逐级升高的第二测量台阶，第一测量台阶与第二测量台阶的数量相同且一一对应设置，相对应的第一测量台阶与第二测量台阶构成一级，构成一级的第一测量台阶与第二测量台阶以测量台平面的中线为对称轴对称设置，每一级所述第一测量台阶与第二测量台阶均具有与测量台平面平行的刻度平面，且构成一级的第一测量台阶与第二测量台阶的刻度平面高度相同形成一级刻度平面；
[0007] 多
块实测压块，所述实测压块具有测量时与所述刻度平面平行且贴合的实测平面，每个刻度平面都有唯一一个与其配合的具有对应实测平面的实测压块；
[0008] 测力计，测量时把所述碳毡装夹在所述测力计的测量头上，把碳毡放置在测量台平面上，以所述测力计拖动所述碳毡在测量台平面上移动以测量碳毡所受到的测量台平面的摩擦力a，选取一块实测压块使其实测平面与对应的刻度平面配合，拖动所述碳毡使其在所述测量台平面与实测平面之间移动以测量碳毡所受到的由所述测量台平面和实测平面共同引起的摩擦力b。
[0009] 作为优选，所述用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置还包括粗测压块，所述粗测压块具有测量时与所述测量台平面平行以用于与所述碳毡的上表面相配合的粗测平面。
[0010] 作为优选，所述实测压块的总数量为所述第一测量台阶阶级总数量的1/2，所述实测压块拥有两个实测平面，包括第一实测平面和第二实测平面，且所述第一实测平面的长度大于所述第二实测平面的长度，且所述第一实测平面与第二实测平面可分别与两个不同级的刻度平面相配合。
[0011] 作为优选，所述第一实测平面与所述第二实测平面平行。
[0012] 作为优选，每一实测平面的长度等于与其配合的刻度平面的长度与测量台平面的长度之和。
[0013] 作为优选，所述实测平面的至少两侧具有
倒角。
[0014] 作为优选，所述用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置还包括与所述测量台的底部连接且用于
支撑所述测量台的支撑装置，所述支撑装置包括用于支撑所述测量台底部的端部位置的支撑腿和用于支撑所述测量台底部的中部位置的支撑架。
[0015] 作为优选，所述支撑架的横截面形状为“X”形。
[0016] 作为优选，所述支撑腿的底部和所述支撑架的底部还设有用于与
工作台固定连接的固定装置。
[0017] 本发明还提供一种用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的方法，利用如上所述的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置对碳毡厚度进行测量的方法，包括如下步骤：
[0018] (1)将所述碳毡平铺在测量台的测量台平面上，用测力计拖动碳毡在测量台平面上移动，并记录碳毡移动时所受到的测量台平面的摩擦力a；
[0019] (2)将一实测压块放置在与其配合的刻度平面上，用测力计拖动碳毡在测量台平面和实测压块的实测平面之间移动，并记录碳毡在移动时受到的测量台平面与实测平面共同作用的摩擦力b；
[0020] (3)若b-a的值在预设的数值范围内，则碳毡的厚度为与实测压块配合的实测平面所标注的刻度，若b-a小于设定的数值范围，则换刻度小一级的刻度平面和实测压块重复步骤(2)，若b-a大于设定的数值的范围，则换刻度大一级的刻度平面和实测压块重复步骤(2)，直至b-a的值在设定的数值范围内。
[0021] 作为优选，步骤(2)之前还包括对碳毡厚度进行粗测的步骤，具体为将粗测压块放置在碳毡上，并将粗测压块沿
水平方向推至与第一测量台阶相
接触的位置，观测并记录与粗测压块的粗测平面最接近的刻度平面的刻度h1后取下粗测压块；在步骤(2)中选择刻度为h2的刻度平面及与其配合的实测压块进行步骤(2)中的操作，刻度h2大于h1。
[0022] 作为优选，所述设定的数值范围为4N-5N。
[0023] 作为优选，在步骤(2)中，对该实测压块施加垂直于刻度平面的压力以保持实测压块在碳毡移动时静止。
[0024] 作为优选，任意上下相邻刻度平面之间的刻度差值相同，且刻度h2与刻度h1之间的差值为相邻刻度平面的刻度差值的1倍或者2倍。
[0025] 本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置和方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
[0026] 1、本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置和方法通过碳毡所受到的摩擦力来换算成碳毡的厚度，当b-a的值在设定的数值范围内时，实测平面与刻度平面14配合不会导致碳毡发生变形，从而可防止碳毡因变形而导致厚度测量不准确。同时，确保了实测平面与碳毡上表面的接触。由于摩擦力反应了碳毡的上下平面与实测平面和测量台平面11的接触情况，可反应整个碳毡的整体厚度，而不是某一个位置的厚度，即使表面不够平整的碳毡，也能够更准确地体现其整体厚度。
[0027] 2、在利用实测压块进行实测前，利用侧粗压块对碳毡厚度进行粗测，在进行实测时，可以选择与粗测厚度相近的刻度平面和实测压块进行测量，可以减少实测测量的次数，提高测量的效率。
[0028] 3、实测压块的实测平面包括第一实测平面和第二实测平面，且所述第一实测平面与第二实测平面可分别与不同级的刻度平面相配合。这种设置可以减少实测压块的数量。
附图说明
[0029] 图1为本发明一个
实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置的测量台的结构示意图。
[0030] 图2为本发明一个实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置的粗测压块的结构示意图。
[0031] 图3为图2中的粗测压块的另一个角度的结构示意图。
[0032] 图4为本发明一个实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置的实测压块的结构示意图。
[0033] 图5为图4中的实测压块的另一个角度的结构示意图。
[0034] 图6为本发明一个实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置进行粗测操作时的示意图。
[0035] 图7为本发明一个实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置进行实测操作时的示意图。
[0036] 图8为本发明一个实施例的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置的仰视图。
[0037] 附图标记
[0038] 1-测量台，11-测量台平面，12-第一测量台阶，13-第二测量台阶，14-刻度平面，2-实测压块，21-第一实测平面，22-第二实测平面，23-缝隙，24-倒角，3-粗测压块，31-粗测平面，32-受力平面，41-支撑腿，42-支撑架，43-孔。
具体实施方式
[0039] 图1至图5为本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置，包括测量台1、多块实测压块2和测力计(图中未示出)。以下详细介绍各部件的具体结构。
[0040] 如图1所示，测量台1包括用于承托所述碳毡的测量台平面11，在本实施例中，测量台平面11为水平面且为矩形，测量时碳毡平铺在测量台平面11上。所述测量台平面11的一端向远离所述测量台平面11的方向设有多级逐级升高的第一测量台阶12，在本实施例中，各相邻第一测量台阶12之间的刻度的差值相同，即各级第一测量台阶12的高度是相同的。
[0041] 所述测量台平面11的另一端，即与设置第一测量台阶12的一端相对的一端，向远离所述第一测量台阶12的方向设有多级逐级升高的第二测量台阶13，第一测量台阶12与第二测量台阶13的数量相同且一一对应且相对设置，相对应的第一测量台阶12与第二测量台阶13构成一级，构成一级的第一测量台阶12与第二测量台阶13以测量台平面11的中线为对称轴对称设置。每一级所述第一测量台阶12与第二测量台阶13均具有与测量台平面11平行的刻度平面14，且相对应的第一测量台阶12的刻度平面14与第二测量台阶13的刻度平面14的高度相同，并形成一级刻度平面14。
[0042] 这样在测量台1上形成了多级刻度平面14，多级刻度平面14的刻度逐级增加。每级刻度平面14均具有刻度，在本实施例中，刻度表示的是该级刻度平面14距离测量台平面11的高度。多级刻度平面14的刻度均匀逐级增加，即相邻级刻度平面14的刻度差值相同。
在本实施例中，相邻级刻度平面14之间形成直角台阶。
[0043] 如图4和图5所示，所述实测压块2具有测量时与所述刻度平面14平行且配合的实测平面，每个刻度平面14都有唯一一个与其配合的具有对应实测平面的实测压块2。相配合的实测平面与刻度平面14可标注相同的刻度，或者实测平面的长度等于与其配合的刻度平面14的长度与测量台平面11的长度之和，即实测平面与两个刻度平面14的整个平面配合。在实测压块2上标注相同的刻度数值可方便地辨识实测平面与刻度平面14的配合关系。
[0044] 测量时，把所述碳毡装夹在测力计的测量头上，把实测压块2放置在测量台平面上11，以所述测力计拖动所述碳毡在测量台平面11上移动以测量碳毡所受到的测量台平面11的摩擦力a，选取一块实测压块2使其实测平面与对应的刻度平面14配合，拖动所述碳毡使其在所述测量台平面11与实测平面之间移动以测量碳毡所受到的由所述测量台平面11和实测平面共同引起的摩擦力b。
[0045] 本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置的操作方法为：(1)将所述碳毡平铺在测量台1的测量台平面11上，用测力计拖动碳毡在测量台平面11上移动，并记录碳毡移动时所受到的测量台平面11的摩擦力a。(2)如图7所示，将其中一块实测压块2放置在与其配合的刻度平面14上，用测力计拖动碳毡移动，并记录碳毡在移动时受到的测量台平面11与实测平面共同作用的摩擦力b，如图5所示。(3)若b-a的值在设定的数值范围内，则碳毡的厚度为实测压块所在的
梯级所标注的刻度，即与实测压块相配合的刻度平面的刻度，若b-a小于设定的数值范围，则换刻度小一级的实测压块2重复步骤(2)，若b-a大于设定的数值的范围，则换刻度大一级的实测压块2重复步骤(2)，直至b-a的值在设定的数值范围内。此时所使用的实测压块2和刻度平面14的刻度即为碳毡的厚度。b-a的值可以根据对
精度的要求或者实践中的需求而定。
[0046] 本发明的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置通过碳毡所受到的摩擦力来换算成碳毡的厚度，当b-a的值在设定的数值范围内时，实测平面与刻度平面14配合不会导致碳毡发生变形，从而可防止碳毡因变形而导致厚度测量不准确。同时，确保了实测平面与碳毡上表面的接触。由于摩擦力反映了碳毡的上下平面与实测平面和测量台平面11的接触情况，可反应整个碳毡的整体厚度，而不是某一个位置的厚度，即使表面不够平整的碳毡，也能够更准确地体现其整体厚度。
[0047] 作为优选，所述用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置还包括粗测压块3，粗测压块3具有测量时与所述测量台平面11平行以用于与所述碳毡的上表面相配合的粗测平面31。
[0048] 如图6所示，将粗测压块3放置在碳毡上，并将粗测压块3水平推至第一测量台阶12或者第二测量台阶13，观察并记录与粗测平面31最接近的刻度平面的刻度，即粗测刻度h1，完成对碳毡厚度的粗测，取下粗测压块3。由于粗测压块3放置在碳毡上时碳毡会发生变形，因此所测得的碳毡的厚度并不是碳毡的真实厚度，只是粗测厚度。粗测压块3可以仅设置一块，亦可设置其他备用粗测压块3，粗测压块3的重量一般很轻，可采用低
密度低
质量的材料制成，放在碳毡上不会使碳毡发生大的变形。
[0049] 在本实施例中，粗测压块3为矩形平板状，其底部的平面即为粗测平面31，面积约为测量台平面11的五分之一。平板上设置垂直于平板的条状板，以作为推动粗测压块3水平移动时的受力平面32，如图2和图4所示，受力平面32的长度与粗测平面31相同，面积约为粗测平面31的二分之一。
[0050] 在进行实测时，可以选择与粗测刻度h1比较接近的刻度h2对应的实测压块，刻度h2应该是比h1高一级或者两级的刻度平面的刻度，这样可以减少测量的次数，提高测量的效率。
[0051] 作为优选，所述实测压块2的数量为所述第一测量台阶12的数量的1/2，如图4和图5所示，所述实测压块2的实测平面包括第一实测平面21和第二实测平面22，且所述第一实测平面21的长度大于所述第二实测平面22的长度，且所述第一实测平面21与第二实测平面22可分别与两个不同级的刻度平面14相配合。这种设置一个实测压块2具有两个实测平面，即一个实测压块2可与两级刻度平面14配合，因而可以减少实测压块2的数量。当然在其他的实施例中，实测压块2亦可仅设置一个实测平面，这样所需要的实测压块2的数量与刻度平面14的级数相同。
[0052] 在本实施例中，实测压块2为长条状，所述第一实测平面21与所述第二实测平面22平行设置，在第一实测平面21的端头向所述第二实测平面22的端头过渡形成台阶，如图
2所示，实测压块2的两端分别形成一个台阶。
[0053] 在本实施例中，实测压块2具有垂直于实测平面的缝隙23，缝隙23将实测平面分隔成为与碳毡配合的部分和与刻度平面14配合的部分。
[0054] 作为优选，如图4和图5所示，所述实测平面的至少两侧具有倒角24，优选为倒圆角。可防止实测平面的侧边对碳毡造成磨损。
[0055] 作为优选，如图8所示，所述用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置还包括与所述测量台1的底部连接且用于支撑所述测量台1的支撑装置，所述支撑装置包括用于支撑所述测量台1底部的端部位置的支撑腿41和用于支撑所述测量台1底部的中部位置的支撑架42。通过支撑装置可以提高测量台1的高度，便于工作人员进行操作。在本实施例中，所述支撑架42的横截面形状为“X”形。所述支撑腿41的底部和所述支撑架42的底部还设有用于与工作台固定连接的固定装置，如图8所示，支撑腿41的底部和所述支撑架42的底部均通过螺钉(图中未示出)与孔43的配合与工作台固定。
[0056] 本发明还提供一种用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的方法，每次使用上述测量装置前或后，需要对测量装置进行清洁，去除测量过程中附在测量装置各部件表面的残留废屑以及其他尘粒，确保装置表面光滑整洁。完成对测量装置的清洁后，先把测量台1固定在工作台上，对其进行简单的侧边推动和上方施压，确定已经装夹平稳。
[0057] 利用如上所述的用于测量全钒液流电池电极碳毡厚度的装置对碳毡厚度进行测量的方法，包括如下步骤：
[0058] (1)将所述碳毡平铺在测量台1的测量台平面11上，用测力计拖动碳毡在测量台平面11上移动，并记录碳毡移动时所受到的测量台平面11的摩擦力a；在拖动碳毡移动的过程中，注意确保碳毡与测量台平面11的侧边没有接触。
[0059] (2)将一实测压块2放置在与其配合的刻度平面14上，用测力计拖动碳毡在测量台平面和实测压块的实测平面之间移动，并记录碳毡在移动时受到的测量台平面11与实测平面共同作用的摩擦力b；
[0060] (3)若b-a的值在设定的数值范围内，则碳毡的厚度为与实测压块配合的实测平面所标注的刻度，若b-a小于设定的数值范围，则换刻度小一级的刻度平面14和实测压块2重复步骤(2)，若b-a大于设定的数值的范围，则换刻度大一级的刻度平面14和实测压块
2重复步骤(2)，直至b-a的值在设定的数值范围内。
[0061] 作为优选，步骤(2)之前还包括对碳毡厚度进行粗测的步骤，具体为将粗测压块3放置在碳毡上，并将粗测压块3水平沿水平方向推至与第一测量台阶12相接触的位置，观测并记录与粗测压块3的粗测平面31最接近的刻度平面的刻度h1后取下粗测压块3；该步骤可在步骤(1)之前进行操作，也可在步骤(1)之后，步骤(2)之前进行操作。在步骤(2)中选择刻度为h2的刻度平面14及与其配合的实测压块2进行步骤(2)中的操作。在本实施例中，刻度h2与h1之间的差值为相邻级的刻度平面14的刻度差值的1倍或2倍，刻度h2应该是比h1高一级或者两级的刻度平面的刻度。
[0062] 作为优选，所述设定的数值范围为4N-5N。当然，亦可根据需要设置其他的数值范围
[0063] 在步骤(2)中，可对该实测压块2施加垂直于刻度平面14的压力以保持实测压块2在碳毡移动时静止，使得测力计获得的数据更加准确。对实测压块2施加的垂直于刻度平面14的压力可通过重块或者直接使用人力来实现。
[0064] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由
权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种
修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。
