[发明专利]一种液流电池

说明书

本发明涉及一种液流电池结构，电极框有分配流道的一侧表面、与分配流道连通的电解液出口和入口四周边缘有环状凸台A，环状凸台A靠近分配流道处有缺口，电解液出口和入口分别通过各自凸台的缺口与各自凸台对应的分配流道连通。在电极框有分配流道的一侧表面、不与分配流道相连通的电解液出口和入口四周边缘分别有环状凸台B。二个电极框与双极板叠合设置，电极框的环状凸台B穿套于双极板对应电解液出口或入口内，环状凸台B外壁面与电解液出口或入口通孔内壁面密闭贴合，一个电极框的环状凸台A穿套于另一个电极框环状凸台B内，环状凸台A外壁面与环状凸台B内壁面密闭连接。其结构简单，易于加工，适合高电流密度电堆中超薄电极框设计时使用。

技术领域

本发明涉及一种液流电池，特别涉及液流电池超薄电极框上的进出液口的导流及防腐结构。

背景技术

全球经济的快速发展离不开能源的供给，传统的化石能源大量利用和开采，加剧了环境的恶化。现实情况逼迫着各国政府制定相应的可持续发展的能源计划。其中大力发展可再生能源、建立坚强的电网是各国政府能源部门达成的共识。可再生能源想要大规模并网，必须克服其不连续、不稳定、不可控的缺点；同样的，坚强的智能电网也需要调频调峰装置来满足电网的弹性需求。储能技术作为可解决上述问题的有效手段近年来已经取得了长足的发展。在众多的储能技术中，化学储能因其效率高、设计灵活发展迅速。液流电池是一种电化学储能装置，其具有响应快速、安全性高、容量和功率可独立设计、效率高、生命周期内性价比高等优点，逐步成为最具有潜力的储能技术。现已成功运行百千瓦至兆瓦级的储能电站，逐渐获得了市场的认可，市场潜力巨大。

液流电池中包含有集流板、电极、电极框、离子传导膜及必须的密封材料。其中，电极框在液流电池中起到组织电解液流动、为电极提供容纳场所的作用。电极一般设置在电极框中间的镂空区域中，电解液从电极框的电解液入口处流入电极框上的分布流道中，经分布流道流入电极中，电解液在电极中发生电化学反应之后再经过汇总流道经电解液出口流出电极框。其中，对于电极框来说有如下几个设计点十分重要：一是电解液分布流道的设计，将电解液均匀的分布在电极中，降低极化；二是密封设计、防止电解液从电极框外侧流出以及流入另一极中；三是防电腐蚀，防止双极板和离子传导膜被腐蚀。在有碳毡电极的液流电池中，电极框的厚度一般不小于3mm。上述三点设计均容易实现。但随着电堆工作电流密度不断提高，在高于200mA/cm²电流密度时电极框的厚度将会减小至2mm之内，甚至只有几百微米的厚度，此时对上述三点设计的要求将会提高。其中电极框电解液进出口处的分布流道和防腐蚀的设计难度大大提高。

发明内容

为了设计在高电流密度下能高效运行的液流电池，可以在超薄电极框的几何约束下满足电解液进出口流道的设计要求，并且防止电腐蚀。本发明提供了一种液流电池，其包括中部带有通孔的电极框及位于二个电极框之间的双极板，于电极框和双极板的四周边缘处均分别设有正极电解液出入口、负极电解液出入口，于电极框的一侧表面相对二侧分别设有与电解液入口和电解液出口相连通的分配流道，分配流道另一端均与电极框的中部通孔相连通。

该液流电池的电极框带有分配流道的一侧表面、与分配流道相连通的电解液出口和入口四周边缘均分别设有环状凸台A，于环状凸台A靠近分配流道处设有缺口，电解液出口和入口分别可通过各自凸台的缺口与各自凸台对应的分配流道相连通。在电极框带有分配流道的一侧表面、不与分配流道相连通的的电解液出口和入口四周边缘均分别设有环状凸台B。二个电极框与双极板叠合设置，电极框的环状凸台B穿套于双极板对应的电解液出口或入口内，环状凸台B的外壁面与双极板对应的电解液出口或入口的通孔内壁面是密闭连接的。一个电极框的环状凸台A穿套于另一个电极框环状凸台B内，环状凸台A的外壁面与环状凸台B的内壁面设计为密闭连接。