[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；电解液从电极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各设有1组由2个以上梯形凹槽构成的凹槽组，称之为梯形导流凹槽。该双极板结构简单，加工方便，通过促使电解液朝电极区域左右壁面流动而有效提高电解液分配的均匀性，从而缓解局部效应，提升电池性能。

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

工业的发展离不开能源，而随着能源与环境问题日益凸显，碳排放权将成为制约国家发展的拦路虎。开发和利用可再生能源是解决碳排放问题的有效途径之一，风能、太阳能等清洁能源可谓取之不尽用之不竭，在未来的能源结构中必将占据越来越重要的地位。为了有效利用这些可再生能源，大力发展储能技术以可再生能源的平滑输出极为关键，到目前为止已经开发出了抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、电化学储能等多种储能技术。其中以液流电池为代表的电化学储能技术，具有地域环境限制低、灵活性高等特点，适用于各种规模的储能应用，其中液流电池因具有功率与容量独立设计的优势而适用于静态储能。液流电池在运行时电解液流过多孔电极而发生电化学氧化还原反应，从而实现能量的存储与释放。但一般来讲，电解液在多孔电极中流动的不均匀性十分明显，尤其是在电极与液流框贴接的部位，边界层效应十分显著，这不利于电化学反应的顺利进行，将引起较大的浓差极化，甚至会导致析氢析氧等副反应，严重降低电池性能。

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梯形导流凹槽，来提高壁面附近电解液流速，从而实现矩形电池内部活性物质的均匀分布，缓解局部效应，降低极化，最终提升电池效率。

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；电解液从电极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各设有1组由2个以上梯形凹槽构成的凹槽组，称之为梯形导流凹槽。

本发明电池或电堆设计标准为：

双极板板体表面所在平面为平面A，电极区域入口侧边的中垂线为线B，梯形凹槽平行于平面A的截面为梯形C，梯形C的下底边D与电极区域矩形左侧侧边或电极区域右侧侧边重合，梯形C的上底边E位于线B附近且平行于线B或位于线B上。2组梯形凹槽组中任意两个凹槽不交汇、不贯通，2组梯形凹槽组中的2个以上梯形凹槽一一左右对称设置，相对称凹槽边E所在直线相互平行；或，2组梯形凹槽组中任意两个凹槽不交汇、不贯通，2组梯形凹槽组中的2个以上梯形凹槽一一左右交错设置，相邻凹槽边E所在直线相互平行或相重合；或2组梯形凹槽组中的2个以上梯形凹槽一一左右对称设置，相对称凹槽相互贯通。

板体平面上凹槽所占面积为板体平面上电极区域面积的10％～90％。

作为优选，所述梯形C下底角为45～89°。

作为优选，所述梯形C上底边E宽度为2～60mm，下底边F宽度为5～100mm。

作为优选，所述梯形凹槽的深度为0.1～100mm。

作为优选，组成所述凹槽组的梯形凹槽宽度和深度相同，或遵循靠近电极区域入口侧边的导流凹槽宽度较窄和/或深度较小而靠近电极区域出口侧边的导流凹槽宽度较宽和/或深度较大的原则。