[发明专利]一种液流电池电堆

说明书

本发明涉及液流电池领域，特别涉及液流电池电堆装配结构，包括片状多孔电极和中部带与其相应形状及尺寸通孔的液流框，多孔电极置于液流框的中部通孔内，多孔电极的四周边缘均与液流框的中部通孔内壁面相贴接，于液流框上设有作为电解液流入通道的通孔和作为电解液流出通道的通孔，电解液流入通道的通孔通过作为入口导流区域的凹槽或通孔与中部通孔相连通，电解液流出通道的通孔通过作为出口导流区域的凹槽或通孔与中部通孔相连通；其特征在于：于入口导流区域和出口导流区域所在的中部通孔处的液流框内壁面附近设有用于电解液缓冲再分布的空腔；通过该空腔将进口或出口导流区域与中部通孔连通。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及液流电池电堆装配结构。

背景技术

储能技术是应对可再生能源有效利用和环境污染等问题的有效策略，在诸多储能技术中，液流电池技术是一种新兴电化学储能技术，因其通常具有储能容量与功率独立设计等优点而广受关注。电推是液流电池的核心部件，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能与成本。电堆包括端板、电极、液流框、离子交换膜等部件液流电池运行过程中，溶解于电解液中的活性物质在储液槽和电池(或电堆)间循环流动。在电解液流动的过程中，其分布和更新速率的均匀性对液流电池的性能有显著的影响，当前通常利用液流框上的进出口导流流道的优化设计实现电解液均匀分配，但其设计和加工较为复杂，一定程度上增大了电堆成本。

发明内容

1.本发明所要解决的技术问题

本发明的目的在于：

针对液流电池中，尤其是液流电池电堆中电解液在垂直于流动方向上的流速分布不均匀问题，提出并研究一种适用于液流电池电堆的结构，结构简单，加工方便，通过在电极区域的进出口附近加设用于电解液缓冲再分配的空腔，可实现电解液均匀流入、流出电极反应区域，从而实现电解液的均匀分布，减弱局部热效应，提高电解液反应的均匀性，减小浓差极化，增加电解液的利用率。

一种液流电池电堆，包括片状多孔电极和中部带与其相应形状及尺寸通孔的液流框，多孔电极置于液流框的中部通孔内，多孔电极的四周边缘均与液流框的中部通孔内壁面相贴接，于液流框上设有作为电解液流入通道的通孔和作为电解液流出通道的通孔，电解液流入通道的通孔通过作为入口导流区域的凹槽或通孔与中部通孔相连通，电解液流出通道的通孔通过作为出口导流区域的凹槽或通孔与中部通孔相连通；除进口或出口导流区域所在中部通孔壁面以外的其它中部通孔的两个壁面称之为中部通孔左右壁面。其特征在于：于入口导流区域和出口导流区域所在的中部通孔处的液流框内壁面附近设有用于电解液缓冲再分布的空腔；该空腔将将进口或出口导流区域与中部通孔连通。

所述空腔平行于板体平面的截面为左右对称结构,空腔截面宽度是指空腔截面远离入口或出口导流区域侧边与入口或出口导流区域所在中部通孔壁面(空腔截面的入口或出口导流区域侧边)的距离:A、在靠近入口和出口导流区域处各有两个三角形空腔，空腔截面宽度从靠近入口或出口导流区域中部的顶点向左右二侧对称逐渐增大，空腔截面宽度最大处小于等于100mm，空腔截面靠近入口导流区域中部的两个顶点间距离小于中部通孔左右壁面间距离的一半，大于等于零；空腔截面靠近出口导流区域中部的两个顶点间距离小于中部通孔左右壁面间距离的一半，大于等于零。或B、在靠近入口和出口导流区域处各有一个空腔，空腔截面为一靠近电极区域的侧边内凹的五边形，空腔截面宽度从入口或出口导流区域中部(空腔截面的对称轴所在处)向左右二侧对称逐渐增大。或C、在靠近入口和出口导流区域处各有一个空腔，空腔截面为一矩形。所述空腔截面的中部通孔左右壁面侧边与中部通孔左右壁面相贴接。所述入口空腔截面的靠近入口导流区域的侧边与该入口导流区域所在中部通孔壁面相贴接；所述出口空腔截面的靠近出口导流区域的侧边与该出口导流区域所在中部通孔壁面相贴接。

作为优选，对于情况B和C空腔截面宽度为0.1～100mm。