[发明专利]多孔电极及含有其的液流电池、电池堆和电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池领域，尤其涉及一种多孔电极及含有其的液流电池、液流电池堆和液流电池系统。

背景技术

全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所（电池堆）再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，单片液流电池的组成如图1所示。1为液流框，2为集流板，3为多孔电极，4为隔膜，各组件组成单片的液流电池，通过N个液流电池的堆叠组成电池堆6。如图2所示，由电池堆6，正极储液罐71，负极储液罐72，正极循环液路液体泵81，负极循环液路液体泵82，以及正极液体管路91、101和负极液体管路92、102构成液流电池系统。

现有的液流电池堆内部电解液的流动一般靠多孔电极的渗透传质，这种电解液的流动方式一方面导致电池堆内液流压差很大，泵消耗过高，从而使液流电池系统效率降低；另一方面，电池堆内部电解液流动不均匀、浓差极化较大，造成电堆内部损耗，从而使电池的电压效率降低。

发明内容

本发明提供了一种多孔电极及含有其的液流电池、液流电池堆和液流电池系统，用于解决现有技术中的液流电池堆内液流压差大，电解液流动不均匀的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多孔电极，多孔电极中设置有供电解液流动的导流通道，导流通道在多孔电极的厚度方向上贯通。

进一步地，上述导流通道为沿横向延伸的横向导流通道或沿纵向延伸的纵向导流通道。

进一步地，上述导流通道为一个或多个。

进一步地，上述导流通道为一个，导流通道设置在多孔电极的中心线上。

进一步地，上述导流通道为多个，导流通道的排布方式为：A、各导流通道平行设置，且各导流通道的两端至与导流通道延伸方向垂直的多孔电极的边缘的距离相同；或者B、各导流通道平行设置，且相邻导流通道交错排布；或者C、导流通道被分为平行设置的多个导流通道组，导流通道组中包括多个导流通道，且相邻导流通道组中导流通道交错排布；或者D、导流通道被分为平行设置的多个导流通道组，导流通道组中包括多个导流通道，且每个导流通道组中的各导流通道之间交错排布。

进一步地，上述导流通道包括沿横向或纵向延伸的第一导流通道和沿垂直于第一导流通道的延伸方向延伸的第二导流通道，第一导流通道和第二导流通道不连通。

进一步地，上述第一导流通道为一个或多个，第二导流通道为一个或多个。

进一步地，上述导流通道的排布方式为：E、多孔电极上设有多个第一导流通道，且该多个第一导流通道被分为多个第一导流通道组，相邻两个第一导流通道组间设置至少一条第二导流通道，各第一导流通道组中包括平行设置的多个第一导流通道，且相邻的第一导流通道交错排布；或者F、多孔电极上设有一个或多个“T”字形导流通道组，“T”字形导流通道组包括一个第一导流通道和一个朝向该第一导流通道中部的第二导流通道，“T”字形导流通道组中的第二导流通道与第一导流通道不连通，当“T”字形导流通道组为多个时，相邻的两个“T”字形导流通道组中，两个第二导流通道相互平行，两个第一导流通道位于相应的第二导流通道的不同端，各相邻的“T”字形导流通道组相互之间不连通；或者G、多孔电极上设有一个或多个“I”字形导流通道组，“I”字形导流通道组包括平行相对设置的两个第一导流通道和两端分别朝向两个第一导流通道中部的一个第二导流通道，第二导流通道与第一导流通道不连通，当“I”字形导流通道组为多个时，且各“I”字形导流通道组相互之间不连通。

进一步地，上述导流通道包括沿横向或纵向延伸的第一导流通道和沿垂直于第一导流通道的延伸方向延伸的第二导流通道，第一导流通道和第二导流通道相连通。