[实用新型]一种液流电池电堆进液板、电堆结构及电堆和液流电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液流电池领域，特别是一种电堆结构。

背景技术

化石能源的日益枯竭以及由于过度使用化石能源而引起的严重环境污染，使研究和大规模利用可再生能源成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。但是，可再生能源(如风能、太阳能、海洋能及小水电等)发电具有不稳定和不连续的特点，需要开发和建设配套的储能系统来保证可再生能源发电和供电的连续和平稳，在己有的储能方案中，液流电池由于具有安全性好、寿命长，蓄电容量大、选址自由和清洁环保等优点，被认为是最有希望应用于大规模储能蓄电场合的储能方案。此外，高效液流电池还可用于火力发电及核电站电网的“削峰填谷”自然灾害、战争等非常时期的应急电源，重要军事基地的备用电站等。

电堆是液流电池的核心部件之一，现有设计中，提高电堆的功率规格是液流电池的重要的技术发展方向之一，但是，仅仅通过增加串联的单电池数量来提高电堆功率会导致电解液在电堆内部的流动距离变长，流动阻力增大，从而增加泵耗，降低电池系统整体的能量效率和性能。为了降低由大功率电堆所构成的电池系统的能量损耗，专利CN201110042156.2提出了一种双堆式电堆结构，该种结构可以缩短电解液在电堆内部的流动距离，提高能量效率，但是此种方法因为受限于电解液进液口和进液管路的位置(进液管路垂直于端板和进液板)，导致该电堆结构最多仅可以容纳两个半堆构成的一个子堆，无法实现更大规格的电堆设计和制造。此外，专利CN201110042055.5提出了一种更为科学的电解液进液方式(电解液进液管路与端板和进液板平行)，如图9所示，该电堆结构虽然可以实现大于两个子堆的扩容，但是由于每个子堆均需要匹配两块进液板，每块进液板只能可以实现正负极电解液的进液功能，或者正负极电解液的出液功能，为了同时实现正负极电解液的进液和出液功能，每个子堆的两侧必须匹配两块进液板，这相当于电堆内部增加了双倍数量的进液板，对于需要继续扩大功率的电堆而言，增加的进液板将导致电堆的体积、重量和成本大幅度增加，使得液流电池的体积比功率和重量比功率进一步降低，这对液流电池电堆的组装工艺提出了更高的要求，也限制了此类液流电池在城市地区的应用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本发明提供一种低能耗、高体积比功率的液流电池电堆结构。

本实用新型的目的之一是提供一种液流电池电堆进液板，进液板的内部设有独立的电解液流道，包括：正极电解液进液流道、正极电解液出液流道、负极电解液进液流道和负极电解液出液流道，其中，流道口设置在进液板厚度面上。

进一步地，在上述技术方案中，每个电解液流道设有一个或两个出口，向进液板垂直于厚度的侧面的一侧供液。例如，进液板内部的电解液流道为L型或F型。以下简述这种进液板为进液板Ⅰ。

另一种进液板是每个电解液流道设有至少两个出口，分别向进液板垂直于厚度的侧面的两侧供液。例如电解液流道为末端分叉的T型或Y型。以下简述这种进液板为进液板Ⅱ。

进一步地，在上述技术方案中，设置在进液板厚度面上至少为4个流道口，所述流道口在竖直方向上呈错开式结构。

本发明的目的之二是提供一种电堆结构，包括若干子堆，所述子堆为若干个单电池叠加而成，由进液板隔开的最小可重复单元。每个子堆由一块上述进液板Ⅰ供液。所述电堆两端设有端板、中部设有若干重复的依次连接的进液板、集流板、子堆、集流板。

本发明的目的之三是提供一种电堆结构，包括若干子堆，所述子堆中部由隔液板分隔成两个半堆，所述每个半堆端部由上述进液板Ⅰ进液；所述隔液板为导电、耐腐蚀，并且不渗透电解液的材料。

所述电堆两端设有端板、中部设有若干重复的依次连接的进液板Ⅰ、集流板、半堆、隔液板、半堆、集流板、进液板Ⅰ。

本发明的目的之四是提供一种电堆结构，包括若干子堆，所述子堆中部由隔液板分隔成两个半堆，电堆端部的两个半堆由上述所述进液板Ⅰ进液；所述相邻的子堆中相邻的两个半堆由上述所述进液板Ⅱ供液；所述隔液板为导电、耐腐蚀，并且不渗透电解液的材料。

发明的目的之五是提供一种上述两种电堆结构组成的电堆。

本发明的目的之六是提供一种包含上述任意一种电堆结构的液流电池系统。

进一步地，在上述技术方案中，所述隔液板为石墨板或者碳塑双极板。

进一步地，在上述技术方案中，所述进液板的材质选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯，环氧树脂的一种，或者为电解液流道的内表面为覆有耐酸腐蚀层的金属板、金属板。

实用新型有益效果