[发明专利]一种适用于矩形液流电池的双极板及应用

说明书

一种适用于矩形液流电池的双极板，所述双极板为一矩形平板状结构，在平板的一侧表面或二侧表面中部有一用于与电极接触的矩形区域，称之为电极区域；电解液从矩形区域的矩形下部侧边流入经电极区域后再由矩形上部侧边流出，流入的矩形下部侧边称之为电极区域入口侧边，流出的矩形上部侧边称之为电极区域出口侧边；在电极区域的矩形左侧侧边和右侧侧边分别向电极区域中部设有1组由2个以上长条状凹槽构成的顺序间隔的长条状凹槽组。其结构简单，加工方便，通过在双极板上设计适当朝向的导流四边形结构，来消除壁面附近的低流速区，从而实现矩形电池内部电解液的均匀分布，缓解局部效应，提高电解液利用率，最终提升电池性能，降低系统成本。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及液流电池或电堆双极板。

背景技术

化石能源消耗引发了诸如温室效应、冰川融化、气候变化等一系列环境问题，使得人们将更多的目光投向了可再生能源。可再生能源具有不连续和不稳定的特点，为了更好地利用可再生能源，人们开发了一系列储能技术，其中电化学储能具有地域环境限制低、灵活性高等特点，受到了广泛关注。在众多电化学储能技术中，以全钒液流电池为代表的液流电池十分适合于大规模储能应用。液流电池活性物质通常溶解于液体中，电池运行时，溶有活性物质的电解液在泵的推动作用下流经多孔电极而发生电化学反应，从而实现能量的存储与释放。液流电池中，电解液的流动特性与电池性能密切相关。但采用现有的结构，电解液的分布均匀性难以得到保证，尤其是在平行于进出口截面方向上，在靠近壁面的位置，这会进一步影响活性物质浓度的分布，使得电池性能降低。

发明内容

针对液流电池中壁面附近电解液流速下降引起的性能下降问题，提出一种新型的液流电池双极板结构，其结构简单，加工方便，通过在双极板上设计适当朝向的导流四边形结构，来消除壁面附近的低流速区，从而实现矩形电池内部电解液的均匀分布，缓解局部效应，提高电解液利用率，最终提升电池性能，降低系统成本。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下:

一种适用于矩形液流电池或电堆的双极板，所述双极板为一矩形平板状结构，在平板的一侧表面或二侧表面中部有一用于与电极接触的矩形区域，称之为电极区域；电解液从矩形区域的矩形下部侧边流入经电极区域后再由矩形上部侧边流出，流入的矩形下部侧边称之为电极区域入口侧边，流出的矩形上部侧边称之为电极区域出口侧边；在电极区域的矩形左侧侧边和右侧侧边分别向电极区域中部设有1组由2个以上长条状凹槽构成的顺序间隔的长条状凹槽组。

本发明电池或电堆设计标准为：

2组侧边向电极区域中部开设的长条状凹槽在板体所在平面A上，以电极区域入口侧边的中垂线B成轴对称；长条状凹槽平行于平面A的截面为四边形C，四边形C中二条相对边中的一条边与矩形左侧侧边或右侧侧边重合、另一条边D位于重合边的下方；另二条相对边分别为靠上的边E和靠下的边F；2组长条状凹槽组中的2个以上长条状凹槽一一左右对称设置；相对称凹槽边D相重合，相对称的边E和相对称的边F分别相交成V字形；或，相对称凹槽边D相间隔，相对称的边E和相对称的边F分别成对应的倒八字形。

V字形或倒八字形凹槽由两个长条状凹槽组成，这些凹槽组成的V字形或倒八字形的底部朝向电解液流入侧边，开口方向朝向电解液流出侧边；组成V字形凹槽的两条长条状凹槽相互连通，但组成倒八字形的两个长条状凹槽彼此不连通。

边E或边F所在直线分别与中垂线B呈5～85°的夹角。

作为优选，组成所述V字形或倒八字形凹槽的长条状凹槽宽度为0.1～100mm，深度为0.1～100mm。

作为优选，组成所述V字形或倒八字形凹槽的长条状凹槽宽度和高度/深度相同，或遵循靠近电极区域电解液流入和流出截面中点处的导流四边形结构宽度较窄和/或深度/高度较小而远离端宽度较宽和/或深度/高度较大的原则。

作为优选，所述电解液流入、流出口直径0.1～100mm。