[发明专利]一种液流电池电堆的电极框结构

说明书

本发明涉及一种液流电池电堆的电极框结构，于矩形平板上设置电解液的补充流道，电解液补充流道的一端与电解液进口的通孔相连，另一端与可容置电极的空腔相连通，补充流道与空腔相连通处与进口流道间的距离为1/6A至5/6A，补充流道与空腔相连通处与出口流道间的距离为1/6A至5/6A。本发明的电极框结构，可以极大的改善了电极内的浓度分布，提高电解液总体浓度，减小浓度梯度，进而减小极化，提高电池性能。

技术领域

本发明涉及液流电池的结构，特别涉及液流电池的电极框的电解液流动分配结构。

背景技术

能源是国民经济可持续发展和国家安全的重要保障。随着经济的发展，对能源需求日益增加，而化石能源的大量消耗造成环境压力日益突出。因此，大规模利用可再生能源，实现能源多样化成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。据报道，德国2010年可再生能源在整个能源供应中的比例已经达到了17％，到2020年将达到35％，2030年将达到50％，2050年将达到80％。我国政府已向世界宣布，到2020年，我国可再生能源在全部能源消费中所占比例将达到15％，其中风电、太阳能发电的装机容量将分别达到1.5亿kW和2000万kW。因此，可再生能源将逐步从辅助能源逐渐转为主导能源。美国经济学家、经济趋势基金会主席杰里米-里夫金(Jeremy Rifkin)提出了新能源和互联网技术相结合为特征的“第三次工业革命”即将到来的观点，而储能技术是第三次工业革命的关键瓶颈技术。可再生能源发电具有明显的不连续、不稳定及不可控性特征。可再生发电的大规模并网应用，将影响电力的频率稳定性和电压稳定性，对电力系统的安全、稳定、经济运行产生重大冲击。大规模高效储能技术是实现风能、太阳能等可再生能源发电规模化利用的关键技术，也是建设智能电网，提高电网对不连续性、不稳定性发电兼容能力亟待解决的核心技术。发展大规模高效储能技术对实现国家节能减排目标，可再生能源的普及应用，推进能源结构多元化具有重要意义。液流电池作为一种化学储能的方式受到了广泛关注，在世界各地的众多示范项目已经说明，液流电池正在从实验室走向市场，正处在商业化的关键阶段。

液流电池，如全钒液流电池，具有安全性高、稳定性好、效率高、寿命长、环境友好等优点，成为大规模高效储能装置的首选之一。液流电池的电解液存在于电堆的外部，使用时经由循环泵流入电极参与电化学反应。因此很容易在大面积的电极上产生很大的浓度梯度，进而造成极化增大，电池性能下降，可靠性降低，电池材料易损坏的弊端。所以如何减小电极区域内的浓度梯度，尽可能保持高浓度和均匀性是重要的研究课题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种液流电池电堆的电极框结构，该电极框上设置有补充流道，可减小电极区域内的浓度梯度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种氧化还原液流电池的电极框，电极框为平板，包括设置于靠近电极框边缘处的4个通孔，分别作为阴极电解液进口、阴极电解液出口、阳极电解液进口、阳极电解液出口，于矩形平板的中心设置有一个镂空的、可容置电极的空腔，其包括：于电极框上，于阴极电解液进口和阴极电解液出口的通孔处分别设有与空腔间相连通的进口主流道和出口主通道；或，于电极框上，于阳极电解液进口和阳极电解液出口的通孔处分别设有与空腔间相连通的进口主流道和出口主流道；进口主流道和出口主流道之间的距离为A；

于矩形平板上设置电解液的补充流道，电解液补充流道的一端与电解液进口的通孔相连，另一端与可容置电极的空腔相连通，补充流道与空腔相连通处与进口流道间的距离为1/6A至5/6A，补充流道与空腔相连通处与出口流道间的距离为1/6A至5/6A。

所述的电极框电极框为矩形平板，于靠近矩形平板四周的边角处设置有2个作为电解液进口的通孔和2个作为电解液出口的通孔，分别作为阴极电解液进口、阴极电解液出口、阳极电解液进口、阳极电解液出口；于矩形平板的中心设置有一个镂空的、可容置电极的方形空腔。

于矩形平板上设置有电解液流入主流道，电解液流入主流道的一端与电解液进口的通孔相连，另一端于方形空腔的第一条边B处与空腔相连；