[发明专利]一种氧化还原液流电池储能装置的电堆结构

摘要

本发明涉及液流电池的电堆制造技术领域，其特征在于：所述电堆结构通过紧密接触密封后的板框组合方式分别构成阳极电解液和阴极电解液在电堆中的流动通道，同时通过导流进料板上的梳形结构形成板框组合的导流暗孔，作为电解液流入或流出正极腔室或负极腔室的通道，使得电解液通过导流暗孔后在离子交换膜和电极间均匀流动，避免大量电解液仅仅流过正极腔室或负极腔室的部分区域而形成沟流，所述压紧密封功能是利用塑料板的弹性实现。本发明提出的电堆具有结构简单、制造方便、密封可靠、有效抑止电解液沟流现象，电堆的电能转化效率高的优点。

主权项

1.一种氧化还原液流电池储能装置的电堆结构，其特征在于：所述电堆结构由多个单电池串联组成，每个单电池由正极半电池和负极半电池串联组成，其中，每个正极半电池或负极半电池均依次由下述弹性材料所制的部件在上下位置对准后排列构成：离子交换膜(1)、膜侧湍流板(2)、导流进料板(3)、电极侧湍流板(4)、中间的电极框内装有电极(7)的电极衬板(5)以及集流板(6)；在由正极半电池和负极半电池串联组成单电池时，两者中间夹有共用的离子交换膜(1)；各单电池之间、各单电池中正极半电池和负极半电池之间、各正极半电池或负极半电池中所述各构成部件之间均被压紧并紧密接触密封，一直到电解液不泄漏为止；对于每个正极半电池而言，其中：集流板(6)，沿水平方向左侧、右侧的上方依次开有阳极电解液和阴极电解液流入孔，但所述两种电解液流动方向相反；电极衬板(5)，沿水平方向左侧、右侧的上方依次开有阳极电解液和阴极电解液流入孔，但所述两种电解液流动方向相反；电极侧湍流板(4)，沿水平方向左侧、右侧的上方依次开有阳极电解液和阴极电解液流入孔，但所述两种电解液流动方向相反；在该电极侧湍流板(4)中央有一个筛网；导流进料板(3)，在水平方向左侧的上方正对着所述集流板(6)、电极衬板(5)，以及电极侧湍流板(4)的阳极电解液流入孔处开有凸凹相间的梳形槽，而在水平方向左侧的下方开有同样的梳形槽，该梳形槽贯通所述导流进料板(3)的厚度方向，阳极电解液在梳形槽的凹陷部分均匀分布并流入中央区域；在所述导流进料板(3)上的水平方向左侧上方的梳形槽和所述导流进料板(3)上的水平方向左侧下方的梳形槽之间设有沿水平方向延伸到导流进料板中央部分的伸长堰，该伸长堰对于从集流板(6)、电极衬板(5)、电极侧湍流板(4)上各流入口流入的阳极电解液在进入该导流进料板(3)上中央部分后起导流作用；在所述导流进料板(3)的水平方向右侧上方开有阴极电解液流入孔，但所述两种电解液流动方向相反；膜侧湍流板(2)，在水平方向左侧下方正对着所述导流进料板(3)的梳形槽位置开有阳极电解液流入孔；阳极电解液流过导流进料板(3)梳形槽的导流暗孔后，变换方向穿过膜侧湍流板(2)；所述膜侧湍流板(2)中央位置上有一个筛网；在该膜侧湍流板(2)水平方向右侧上方开有阴极电解液流入孔，但所述两种电解液流动方向相反；离子交换膜(1)，在水平方向左侧下方有一个阳极电解液流入孔，阳极电解液从所述膜侧湍流板(2)的阳极电解液流入孔中进入所述流入孔，并穿过离子交换膜(1)到达负极半电池；在该离子交换膜(1)水平方向右侧上方开有阴极电解液流入孔；但所述两种电解液流动方向相反；所述阳极电解液、阴极电解液按照所述方式流过阳极半电池时，两种电解液按照所述流动方向对向流动；但是，并不限定为该流动方向，也可以按照相同方向流过所述离子交换膜(1)、膜侧湍流板(2)、导流进料板(3)、电极侧湍流板(4)、中间的电极框内装有电极(7)的电极衬板(5)以及集流板(6)；当所述正极半电池被压紧并紧密接触密封后，所述相互压紧的膜侧湍流板(2)、导流进料板(3)、电极侧湍流板(4)构成一个正极腔室，保证阳极电解液流过该正极腔室时和电极(7)、离子交换膜(4)充分接触；所述电极侧湍流板(4)上的电解液流入孔、导流进料板(3)上的水平方向左侧上方的梳形槽以及下方的膜侧湍流板(2)对应位置的平板，对齐后紧密接触，三者共同构成阳极电解液流入的导流暗孔，阳极电解液通过该导流暗孔进入所述正极腔室；所述导流进料板(3)上的水平方向左侧下方的梳形槽、该导流进料板(3)下方的膜侧湍流板(2)的电解液流入孔，以及电极侧湍流板(4)对应位置的平板，对齐后紧密接触，三者共同构成阳极电解液流出的导流暗孔，阳极电解液通过该导流暗孔流出所述正极腔室；阴极电解液从下往上依次通过离子交换膜(1)、膜侧湍流板(2)、导流进料板(3)、电极侧湍流板(4)、电极衬板(5)以及集流板(6)，所述正极半电池各部件上的阴极电解液流入孔彼此对齐后各部件被压紧，阴极电解液从离子交换膜(1)进入后流过所述各部件，穿过集流板(6)后进入下一个负极半电池；对于负极半电池而言，在结构上和所述正极半电池相同，而且阴极电解液在负极半电池中的流动方式和阳极电解液在上述正极半电池中的流动方式相同；所述离子交换膜(1)、膜侧湍流板(2)、导流进料板(3)、电极侧湍流板(4)、电极衬板(5)以及集流板(6)可以分别制造后单独组装，也可以粘合为一个或几个构件后再装配为电堆；所述阳极电解液和阴极电解液流过半电池中同一个部件时，通过该部件上位于电解液流道周边的边框彼此隔离。