[發明專利]一種液流電池的電極框及液流電池

在審

• 申請號: 202211580727.2
• 申請日: 2022-12-09
• 公開（公告）號: CN115732716A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 楊正金;徐銅文;彭康
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/026;H01M8/0265
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王浩

本發明提供了一種液流電池的電極框及液流電池，該電極框通過設置具有多級擾流功能的第一擾流結構和第二擾流結構實現對電解液的流速進行調整，以有效增強電解液進入多孔電極時的分布均勻性，且能有效減少電解液離開多孔電極時的流動死區，降低液流電池的濃差極化，以最終提升液流電池的電容量利用率和能量效率。

技術領域

本發明涉及液流電池技術領域，更具體地說，涉及一種液流電池的電極框及液流電池。

背景技術

不斷提高風能、太陽能等可再生能源的利用比重來支撐巨大的能源消費增長是未來能源發展的主要策略，但可再生能源先天具有的間歇性和波動性特征會給電力系統的穩定運行帶來巨大挑戰。

當可再生能源的并網率大于20％時，電力供應系統的穩定性將受到威脅；其中配置儲能電站是解決可再生能源消納和保證電網穩定運行的關鍵環節，液流電池具備電容量和功率解耦優勢，電容量主要取決于電解質溶解度以及儲罐大小，功率主要取決于電極反應動力學以及電堆大小，是最具潛力的大規模長時儲能技術；根據電解液的不同，液流電池可以分為全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池和有機液流電池等；無論是哪一種液流電池技術都需要探究提升液流電池的電容量利用率和能量效率的有效措施。

發明內容

有鑒于此，為解決上述問題，本發明提供一種液流電池的電極框及液流電池，技術方案如下：

一種液流電池的電極框，所述電極框包括：

電極框本體，所述電極框本體包括第一表面，所述第一表面與所述電極框本體所在平面平行；

位于所述第一表面上的入口主流道凹槽和出口主流道凹槽，以及位于所述入口主流道凹槽和所述出口主流道凹槽之間的中部凹槽，所述中部凹槽貫穿所述電極框本體，所述中部凹槽用于放置液流電池的多孔電極；

所述入口主流道凹槽相鄰所述中部凹槽的區域設置有第一擾流結構；

所述出口主流道凹槽相鄰所述中部凹槽的區域設置有第二擾流結構；

所述第一擾流結構和所述第二擾流結構的結構相同，包括：

多孔介質層；

位于所述多孔介質層相鄰所述中部凹槽一側的多個在第一方向上依次間隔排布的第一擾流凸臺；

位于所述多孔介質層遠離所述中部凹槽一側的多個在所述第一方向上依次間隔排布的第二擾流凸臺；

所述第一方向為所述多孔介質層的長度延伸方向。

優選的，在上述電極框中，在所述第一方向上，相鄰兩個所述第一擾流凸臺之間的間距相等。

優選的，在上述電極框中，在所述第一方向上，相鄰兩個所述第二擾流凸臺之間的間距相等。

優選的，在上述電極框中，所述第一擾流凸臺與所述多孔電極相切。

優選的，在上述電極框中，所述多孔介質層的材料為聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯中的任意一種。

優選的，在上述電極框中，所述第一擾流凸臺在所述第一表面上的正投影圖形為半圓形或三角形或五邊形。

優選的，在上述電極框中，所述第二擾流凸臺在所述第一表面上的正投影圖形為正方形或長方形。

優選的，在上述電極框中，所述多孔介質層的孔徑大于所述多孔電極的孔徑；

所述多孔介質層的孔隙率大于所述多孔電極的孔隙率。

優選的，在上述電極框中，在垂直于所述第一表面的方向上，所述入口主流道凹槽的深度和所述出口主流道凹槽的深度分別小于所述電極框本體的厚度。

一種液流電池，所述液流電池包括上述任一項所述的電極框。