[发明专利]一种液流电池液流框及其形成的电堆

说明书

技术领域

发明涉及一种液流电池液流框结构及其形成的电堆，特别是一种质子交换膜液流电池的液流框结构及其形成的电堆。

背景技术

目前，液流电池的密封问题一直是困扰液流电池使用寿命的一个技术问题。现有技术中的液流电池堆至少由两个电池单元组成，且各电池单元相互叠加。液流电池的电池堆必须严格避免出现电解液的渗漏，然而现有的液流电池电解液多具有腐蚀性，容易发生泄漏，电解液的渗漏不仅影响电池堆的使用，增加电池堆的维护成本，还会造成电池堆性能的恶化和寿命的降低。因此在各电池之间及单电池内的各结构件之间必须密封。

现有的液流电池的单电池都是由两个相同的液流框中间采用密封圈或密封垫通过端板用螺栓压紧隔膜、集流板组成。电池堆的电解液渗漏现象在集流板、液流框、隔膜等不同单电池部件的接触部位都有发生。为了避免这些接触部位出现渗漏，现有技术中通常在相应的接触部位引入密封圈或密封垫。然而，仅仅使用密封圈或密封垫的方式并不能有效地解决电池堆的密封问题，电解液渗漏现象仍然普遍存在。而且密封圈或密封垫的引入相应地增加了装配工艺的复杂性，提高了电池的制造成本。密封圈或密封垫因长期与电解液接触不可避免地释出部分物质污染电解液从而影响电池性能；释出物还会促进正极电解液结晶产生沉淀，从而堵塞流道使整个系统瘫痪。

因此，设计一种液流电池所使用的全新的不使用密封圈或密封垫而又能保证电池堆的集流板、液流框、隔膜等不同单电池部件的接触部位不发生电解液渗漏的液流框，将变得十分重要而且有意义。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种液流电池液流框及其形成的电堆，其能简单实现液流电池的进出液口、流道及反应区的密封，且性能可靠、容易加工。

为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种液流电池液流框，包括嵌入联接的外框和内框，该外框上设有多个进出液口和多个流道，且每一进出液口连通一流道，每一流道的末端设置潜流口，潜流口与设于液流框中部的反应区连通；每一进出液口及流道的四周设置进出液口第一密封部，该外框的内侧设置有反应区第一密封部；与该进出液口第一密封部和反应区第一密封部相对应的外框另一面设有反应区第二密封部和进出液口第二密封部；该进出液口第一密封部与相邻液流框的进出液口第二密封部为能相互扣合的多层凹凸结构，该反应区第一密封部与相邻液流框的反应区第二密封部也为相互扣合的多层凹凸结构，且该进出液口第一密封部与相邻液流框的进出液口第二密封部相互扣合后形成封闭的迷宫状，从而实现对进出液口和流道的密封，该反应区第一密封部（9）与相邻液流框的反应区第二密封部（12）相互扣合后形成封闭的迷宫状，从而实现对反应区的密封。

本发明一优选实施方式为：该进出液口第一密封部和反应区第一密封部是横截面呈“W”形的多层槽体结构；该反应区第二密封部和进出液口第二密封部是横截面呈“W”形的多层肋体结构。

本发明一优选实施方式为：该进出液口第一密封部和反应区第一密封部是横截面呈“W”形的多层肋体结构；该反应区第二密封部和进出液口第二密封部是横截面呈“W”形的多层槽体结构。

本发明一优选实施方式为：该多个进出液口和多个流道设于外框的正面，且进出液口第一密封部和反应区第一密封部设于外框的正面，该反应区第二密封部和进出液口第二密封部设于外框的反面。

本发明一优选实施方式为：该多个进出液口和多个流道设于外框的反面，且进出液口第一密封部和反应区第一密封部设于外框的反面，该反应区第二密封部和进出液口第二密封部设于外框的正面。

本发明一优选实施方式为：该进出液口第一密封部、反应区第一密封部、反应区第二密封部及进出液口第二密封部分别为整体呈环形的结构。

本发明还提供了一种液流电池电堆结构，其由上述液流电池液流框形成的液流单电池叠加而成。

本发明内框嵌入外框内。外框上设有密封结构、流道等，内框只作为一种结构件，起密封集流体与隔膜的作用。外框和内框共同组合形成一个完整的具有液流通道密封作用的液流框组件。外框正面与背面四周都刻有横截面呈“W”形的多层凸或凹结构。组装单电池时，正面与背面上的“W”形的凹凸结构相互扣合在一起形成迷宫，产生迷宫效应，从而实现密封。