[發(fā)明專利]一種適用于液流電池圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410747196.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN105742645B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢楓;張華民;李先鋒;鄭瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種適用于液流電池圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)，特別涉及圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)，其為圓形平板，在靠近圓形平板四周的邊緣處設(shè)有電解液進(jìn)口通孔和電解液出口通孔，圓形平板的圓心處設(shè)置有匯流流道，并于圓形平板上設(shè)置有貫穿圓形平板二側(cè)表面的、鏤空的、可容置環(huán)形電極的環(huán)形空腔。環(huán)形空腔之間被設(shè)置有流道的隔離條所隔開，電解液流道一端與匯流流道相連通，另一端與電解液出口的通孔相連通。本發(fā)明中的可適用于圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)，將電解液的進(jìn)出口流道置于非常靠近電極框的外邊緣處，距離壓緊彈簧近，極大的改善已有圓形電堆電極框中出液口設(shè)置在圓心處，不利于密封的弊端，有效的提高了電堆的性能和使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池的電極框，特別涉及氧化還原液流電池的圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在社會(huì)高速發(fā)展的今天，能源是支撐人類文明前行的源動(dòng)力。過度的開采和利用化石能源已經(jīng)令我們生活的世界不堪重負(fù)。可再生能源等綠色能源技術(shù)的興起很大程度上緩解了人類社會(huì)發(fā)展與能源需求之間激化的矛盾。可持續(xù)性的發(fā)展成為人類發(fā)展不可避免的主題。可再生能源的高效利用一直是困擾科研學(xué)者的難題，由于諸如風(fēng)能、太陽能等能源不連續(xù)的特點(diǎn)，常常會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成難以承受的重負(fù)。如何開發(fā)可再生能源與電網(wǎng)之間的溝通橋梁，讓其能夠平滑的、按照供需關(guān)系的調(diào)節(jié)是近年來非常引人關(guān)注的科學(xué)問題。儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，尤其是化學(xué)儲(chǔ)能中的一種：全釩液流儲(chǔ)能電池，因其功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，已成為大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中的首選之一。開發(fā)高效、智能管理、安全可靠的電池系統(tǒng)是該技術(shù)應(yīng)用的前提，而作為系統(tǒng)中最重要的部件：電堆則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵所在。

電解液在電極中的流動(dòng)分布均勻性是電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乃至電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，濃差極化主要受電解液的流速、電解液濃度的分布影響，眾所周知，沿電解液流經(jīng)路徑上的濃度梯度的大小能夠間接反映濃差極化的大小。因而在電池乃至電堆流道設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)在于提高電解液流速，減小流動(dòng)阻力上，但隨之而來的是泵功率的增加導(dǎo)致系統(tǒng)效率的下降。為改善濃差極化，中國專利(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210429304.0)提出了圓形電堆的新型結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將矩形電極轉(zhuǎn)為扇形電極，組織電解液由扇形的長弧邊流入，短弧邊流出，形成流體自加速的效果，從而提高了流速，減小了濃差極化。

但該專利中提出的圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)的出液口設(shè)置在電極框的圓心去。由于壓緊彈簧設(shè)置在電極框外邊緣上，距離圓心處較遠(yuǎn)，因而所受壓緊力會(huì)減小，在多節(jié)數(shù)的大功率電堆中更是如此，因而圓心處的出液口密封問題會(huì)愈加凸顯。加劇內(nèi)漏出現(xiàn)的幾率，降低庫倫效率和系統(tǒng)容量。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述液流電池圓形電堆電極框結(jié)構(gòu)上存在問題，本發(fā)明提供一種適用于液流電池圓形電堆的電極框結(jié)構(gòu)，其將電解液的進(jìn)出口均設(shè)置于靠近電極框外邊緣處，距離壓緊彈簧近，受壓緊力大，極大的減小了內(nèi)漏發(fā)生的幾率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

適用于液流電池圓形電堆的電極框?yàn)閳A形平板，靠近圓形平板四周的邊緣處設(shè)有一個(gè)以上的作為電解液進(jìn)口的通孔和一個(gè)以上的作為電解液出口的通孔，于圓形平板的圓心處設(shè)置有匯流流道，于圓形平板上設(shè)置有二個(gè)以上的貫穿圓形平板二側(cè)表面的、鏤空的、可容置環(huán)形電極的環(huán)形空腔；二個(gè)以上的環(huán)形空腔之間留有隔離條相互隔離，二個(gè)以上的隔離條于匯流流道處相交，于隔離條上設(shè)有電解液流道，電解液流道一端與匯流流道相連通，另一端與電解液出口的通孔相連通；于靠近環(huán)形空腔一側(cè)的匯流流道壁面上設(shè)有作為匯流孔的凹槽或通孔；于圓形平板四周邊緣處設(shè)有電解流道，電解流道與電解液進(jìn)口相連通，于靠近環(huán)形空腔一側(cè)的電解流道壁面上設(shè)有作為分流孔的凹槽或通孔。

所述電極框中的電解液流動(dòng)路徑為：電解液由進(jìn)口經(jīng)流道流入環(huán)形碳?xì)种校貜较蛳驁A心處匯流，并于匯流流道處集中，再從隔離條上的電解液流道流出至出口。

所述電極框上的可置入環(huán)形電極的空腔數(shù)量可以是兩個(gè)或者三個(gè)以上，其數(shù)量與進(jìn)出口流道的個(gè)數(shù)相同，取決于環(huán)形電極的相位角。