[實用新型]一種液流電池流場框

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202222256285.8
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN218677212U
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文東;楊懷榮;李衛(wèi)衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州西融儲能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0273;H01M8/18
• 代理公司: 上海遠(yuǎn)諾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31397
• 代理人: 尹曉雪

本實用新型公開了一種液流電池流場框，包括：板狀的框體、分配流道和匯集流道；框體的窗口為長方形；分配流道和匯集流道分別位于窗口的相對的兩個長邊的邊框面上；分配流道和匯集流道結(jié)構(gòu)相同且關(guān)于窗口的長軸對稱。本實用新型的框體的窗口為長方形，也即是電極腔(電極反應(yīng)區(qū))為長方形，分配流道和匯集流道位于窗口的兩個長邊的邊框上，因此，電解質(zhì)從分配流道流經(jīng)窗口內(nèi)部區(qū)域流出至匯集流道的過程中，電解質(zhì)在窗口短邊方向流動，流動運動的距離和時間較短，減小了運動過程中的濃度差，流出時電解質(zhì)的分布相對較為均勻，降低了濃差極化損失，降低活化極化損失，能夠減少單體電池及電堆系統(tǒng)內(nèi)阻，降低歐姆極化損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電化學(xué)儲能的液流儲能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液流電池流場框。

背景技術(shù)

電力儲能方式主要有機械儲能、電化學(xué)儲能和電磁儲能三大類。其中，以能量密度、效率、規(guī)模、循環(huán)壽命和成本等指標(biāo)綜合衡量，最佳的配合新一代電網(wǎng)的技術(shù)就是電化學(xué)儲能中的液流儲能電池技術(shù)，其能量儲存密度達(dá)到10-30Wh/kg，效率在60％–85％，而且，功率與容量可以分開獨立設(shè)計，充放電反應(yīng)迅速，適用范圍廣泛；不僅可以應(yīng)用于削峰填谷，也可以做備用電源或者應(yīng)急電力供給，還可以應(yīng)用于提高電力的質(zhì)量，調(diào)壓調(diào)頻等。

液流電池的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)體系有全釩液流電池(VRB)、多硫化鈉-溴(NaSx/Br)電池、鋅-氯(Zn/Cl2)或鋅-溴(Zn/Br2)電池和鐵-鉻(Fe/Cr)電池。其中，VRB和Fe/Cr液流電池體系正負(fù)極均為完全的液流狀態(tài)，相對于其它的固態(tài)電池或者單液流電池，具有明顯的優(yōu)越性：壽命長、性能穩(wěn)定、成本低、設(shè)計靈活、易規(guī)?；糯?，建設(shè)不受地域限制，而且安全可靠。

在鐵-鉻液流電池系統(tǒng)中，最重要的設(shè)備是電堆系統(tǒng)，其作用就是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在電解質(zhì)溶液中，然后需要時再將電解質(zhì)溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能釋放到電網(wǎng)或者外部負(fù)荷。電堆系統(tǒng)多由多對單體電池疊加組合而成，從而可以提供更高的電壓，亦即實現(xiàn)更大的功率，帶動更大的外部負(fù)載。電堆系統(tǒng)內(nèi)部的重要單體結(jié)構(gòu)電池組件則包括碳?xì)蛛姌O、離子傳導(dǎo)膜、雙極板、流場框和端板等。

電堆系統(tǒng)內(nèi)部的流場框能夠起到鑲嵌正負(fù)電極和固定離子傳導(dǎo)膜、雙極板的作用，并具備流體的流入、流出通道，以及可以均勻地分配電解質(zhì)溶液流入到電極材料，自然為電堆系統(tǒng)最重要組件之一。

在以往的鐵-鉻液流電池技術(shù)中，為了增大單體電池電解質(zhì)溶液反應(yīng)面積，一般采用較大面積、接近正方形的流場框外形結(jié)構(gòu)，電堆系統(tǒng)多采用PP、PE膜或離子傳導(dǎo)膜材料作為隔膜材料，采用導(dǎo)電耐腐蝕性的復(fù)合石墨/碳板材料為雙極板，要求電極板框具備合適的幾何結(jié)構(gòu)以鑲嵌電極的同時，還需提供流體分配通道，以及與離子傳導(dǎo)膜、雙極板的良好密封結(jié)構(gòu)。正方形的流場框結(jié)構(gòu)電解質(zhì)流入電極反應(yīng)區(qū)(電極腔)后需要流經(jīng)較長的距離后流出電極反應(yīng)區(qū)，在這個過程中電解質(zhì)會產(chǎn)生較大的濃度差，從而產(chǎn)生的濃差極化損失較大，進(jìn)而降低了電池表面反應(yīng)活性，會造成較大的活化極化損失。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型提供了一種液流電池流場框。本實用新型要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種液流電池流場框，包括：板狀的框體、分配流道和匯集流道；

所述框體的窗口為長方形；

所述分配流道和所述匯集流道分別位于所述窗口的相對的兩個長邊的邊框面上；

所述分配流道和所述匯集流道結(jié)構(gòu)相同且關(guān)于所述窗口的長軸對稱。

在本實用新型的一個實施例中，所述分配流道，包括：公共分配通道口、多個一級分配凹槽流道、多個中間分配凹槽流道和多個二級分配凹槽流道；

所述公共分配通道口，為通孔結(jié)構(gòu)，與多個所述一級分配凹槽流道的一端連通；

所述一級分配凹槽流道，另一端與所述中間分配凹槽流道的中部連通；