CN103311468B - 一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，其特征在于：所述通孔处设有用于保护通孔截面的密封部件。本发明采用在双极板的通孔截面上设置密封部件，在实现双极板与电解液的绝缘隔离，消除双极板作为导电介质而引起的电堆内漏电情况的发生，减少双极板电解液公共管道处的腐蚀和密封性下降的现象。本发明可以有效减小内漏发生几率，延长电堆的寿命。

Description

一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构
技术领域
本发明涉及液流电池领域，具体地说是一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构。
背景技术
双极板作为全钒液流电池的关键部件之一，其主要作用是收集电化学反应产生的电流以及分隔正负极电解液。为了实现电解液的连续输送，双极板边部设有电解液公共管道口。一直以来，该电解液公用管道处通常是管道横截面与电解液直接接触，电堆长期运行后，由于高温和酸性电解液腐蚀，非常容易导致管道横截面处的双极板极产生腐蚀，导致该处结构发生裂纹、凹陷、坑点等现象，进而破坏双极板。双极板公用管道处的破坏导致电解液发生渗漏或渗流现象，从而增加电堆内部的漏电电流和电解液内漏，造成电池性能降低，寿命缩短。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，其特征在于：所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件。
液流储能电池电堆主要由隔膜、双极板、正负电极、电极框、端板、密封件和紧固件构成。双极板通常通过其两侧的绝缘垫及绝缘垫两侧的电极框夹紧。在双极板的电解液公共管道通孔孔壁上设置密封部件，密封部件上设有供电解液流通的流道，密封部件可以消除双极板作为导电介质而引起的漏电情况的发生，减少电解液双极板公共管道通孔处的腐蚀和密封性下降的情况。
作为本发明的一个技术方案，一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，在所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件，该密封部件为设于所述通孔孔壁表面的密封层，所述密封层为绝缘胶或绝缘漆。
上述技术方案中，在通孔孔壁处或延伸到双极板通孔孔壁上下表面（即通孔处的双极板的上下表面）上，涂覆一层绝缘胶或绝缘漆为密封层，从而实现电解液与双极板的通孔截面之间的隔离。密封层涂覆的厚度控制在0.5-3mm。密封层选用的绝缘胶或绝缘漆为聚酯、环氧、聚氨酯、聚丁二烯酸、有机硅、聚酯亚胺及聚酰亚胺中的一种或几种的混合。
作为本发明的另一个优选的技术方案，一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，在所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件，该密封部件为固定于所述通孔孔壁表面的中空密封圈，所述中空密封圈的材质为耐腐蚀和绝缘的塑料或橡胶，所述橡胶为硅橡胶，三元乙丙橡胶，氟橡胶；所述塑料为聚丙烯。
采用此种结构时，双极板上的公共管道通孔可以适当加大，然后将中空密封圈镶入其中，使双极板通孔孔壁与电解液隔离，实现保护截面的作用。中空密封圈可以采用胶粘或者与双极板一体成型的方式固定在通孔孔壁表面。
作为本发明的另一个优选的技术方案，一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，在所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件，该密封部件为固定于所述通孔孔壁表面的中空密封圈，所述中空密封圈还包括用于容纳所述通孔孔壁厚度空间的双极板上下表面固定部。所述中空密封圈的材质为耐腐蚀和绝缘的塑料或橡胶。所述橡胶为硅橡胶，三元乙丙橡胶，氟橡胶；所述塑料为聚丙烯。
上述技术方案中，带有双极板上下表面固定部的中空密封圈优选为“工”型结构，所述固定部的厚度为0.5-3mm，通过“工”型结构实现对孔壁及通孔处双极板上下表面的保护。采用此种方式时，双极板两侧的绝缘垫上的通孔与中空密封圈的固定部的最大直径处相同，绝缘垫的上、下表面与所述中空密封圈的固定部的上、下表面相平，实现表面平整度的调整。
综上提及的技术方案均可通过在双极板通孔孔壁表面及通孔处双极板上下表面附近区域使用绝缘材料与双极板本体在成型过程中做成一体化结构，或在双极板成型后镶嵌套置在其上，密封部件的材料满足耐腐蚀及绝缘且与双极板可以有较好的互熔性即可，不仅仅局限于上述的几种材料。
本发明具有以下优点：
本发明采用在双极板的通孔孔壁上设置密封部件，实现双极板与电解液的绝缘隔离，消除双极板作为导电介质而引起的电堆内漏电情况的发生，减少双极板电解液公共管道处的腐蚀和密封性下降的现象。本发明可以有效减小内漏发生几率，延长电堆的寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明密封部件为“工”型结构的中空密封套的示意图。
图2是本发明密封部件为中空密封圈的示意图。
图3是本发明双极板及绝缘垫和电极框的示意图。
图中：1、双极板11、通孔12、密封部件2、绝缘垫Ⅰ3、绝缘垫Ⅱ4、电极框Ⅰ5、电极框Ⅱ
具体实施方式
一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板1上设有电解液公共管道通孔11，所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件12。所述密封部件12为设于所述通孔孔壁表面的密封层或固定于所述通孔孔壁表面的中空密封圈或固定于所述通孔孔壁表面的中空密封圈且中空密封圈还包括用于容纳所述通孔孔壁厚度空间的双极板上下表面固定部（如图1，图2所示）。
所述密封层为绝缘胶或绝缘漆，所述中空密封圈的材质为耐腐蚀和绝缘的塑料或橡胶。
实施例1
如图3所示，以密封部件12采用中空密封圈且中空密封圈还包括用于容纳所述通孔孔壁厚度空间的双极板上下表面固定部为例，即采用图示的“工”型结构，将绝缘垫Ⅰ2和绝缘垫Ⅱ3上的通孔开设成与“工”型密封圈的双极板上下表面固定部的最大直径处相同，将“工”型密封圈套置在通孔11上，再将绝缘垫Ⅰ2和绝缘垫Ⅱ3，以及电极框Ⅰ4和电极框Ⅱ5分别固定在双极板1的两侧，固定后的中空密封圈的双极板上下表面固定部与所述绝缘垫Ⅰ4和绝缘垫Ⅱ5的表面在同一平面内，从而实现双极板通孔截面与电解液的隔离。
实施例2
以密封部件12为密封层为例，在通孔孔壁表面及延伸到双极板通孔孔壁上下表面（即通孔处的双极板的上下表面）上涂覆一层聚氨酯绝缘胶为密封层，从而实现电解液与双极板的通孔截面之间的隔离。涂覆的厚度控制在1mm，再将绝缘垫Ⅰ2和绝缘垫Ⅱ3，以及电极框Ⅰ4和电极框Ⅱ5分别固定在双极板1的两侧，固定后的绝缘层的上、下表面与所述绝缘垫Ⅰ4和绝缘垫Ⅱ5的表面在同一平面内，从而实现双极板通孔截面与电解液的隔离。
实施例3
以密封部件12采用中空密封圈为例，将中空密封圈粘接在所述通孔11内，确保通孔截面处均与密封圈接触，并被密封圈所保护，采用粘接密封圈的胶也为绝缘胶；再将绝缘垫Ⅰ2和绝缘垫Ⅱ3，以及电极框Ⅰ4和电极框Ⅱ5分别固定在双极板1的两侧，从而实现双极板通孔截面与电解液的隔离。
经测验，在未使用密封部件时，电池的效率为库伦效率88%，电压效率85%，能量效率74.8%。使用密封部件后，漏电电流减小，性能提高，库伦效率95%，电压效率86%，能量效率81.7%。同时，在运行50个循环后，双极板公用管道周围对比明显，未使用该部件的流道口周围起皮、破碎，而使用该部件后流道孔四周无任何变化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，所述双极板上设有电解液公共管道通孔，所述液流储能电池的电堆主要由隔膜、双极板、正负电极、端板、密封件和紧固件构成，所述双极板的两侧分别通过电极框Ⅰ和电极框Ⅱ夹紧，所述双极板与所述电极框Ⅰ之间设有绝缘垫Ⅰ，所述双极板与所述电极框Ⅱ之间设有绝缘垫Ⅱ，其特征在于：所述通孔处设有用于保护通孔孔壁的密封部件，所述密封部件为固定于所述通孔孔壁表面的中空密封圈，
所述中空密封圈还包括用于容纳所述通孔孔壁厚度空间的双极板上下表面固定部，所述中空密封圈采用胶粘或与所述双极板一体成型的方式与所述通孔孔壁固定连接，所述中空密封圈为“工”型密封圈，
所述绝缘垫Ⅰ和所述绝缘垫Ⅱ上的通孔开设成与所述“工”型密封圈的双极板上下表面固定部的最大直径处相同，所述绝缘垫Ⅰ和所述绝缘垫Ⅱ，以及所述电极框Ⅰ和所述电极框Ⅱ分别固定在所述双极板的两侧，固定后的所述“工”型密封圈的双极板上下表面固定部与所述绝缘垫Ⅰ和所述绝缘垫Ⅱ的表面在同一平面内。
2.根据权利要求1所述的一种用于延长液流储能电池双极板使用寿命的密封结构，其特征在于：所述中空密封圈的材质为耐腐蚀和绝缘的塑料或橡胶。
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