CN109103478A - 一种氧化还原液流电池一体化端框板 - Google Patents
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Abstract
一种氧化还原液流电池一体化端框板，包括集电板、导电塑料板、电极、全氟离子膜和液流端框板顺序组合而成，其中，所述集电板、导电塑料板和所述液流端框板通过一次性注塑成型；所述液流端框板左右边侧设有溶液槽，所述溶液槽设有进液口长直U型溶液迂回槽和出液口长直U型溶液迂回槽；因采用一次性注塑成型，导电塑料板和集电板四周被注塑塑料包裹成一体，解决液流电池端框板、导电塑料板和集电板的密封边角区域正负电解液内漏现象，相对于现有技术可以大幅减少生产工序和降低生产成本，适合大规模的专业化生产制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种一体化氧化还原液流电池，主要是指一种氧化还原液流电池一体化端框板。
背景技术
液流电池，全称是氧化还原液流电池(Redox Flow Battery)，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。早在60年代，就有铁一铬体系的氧化还原电池问世，但是银系的氧化还原电池是在1985年由澳大利亚新南威尔士大学的Marria Kacos提出，经过二十多年的研发，液流电池技术已经趋近成熟。在日本，用于电站调峰和风力储能的固定型(相对于电动车用而言)液流电池发展迅速，大功率的液流电池储能系统已投入实用，并全力推进其商业化进程。
液流电池采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。电能以化学能的方式存储得电子和失电子的离子，使得电解液在电极内部循环流动进行电化学反应，从而实现化学能和电能的互相交换，通过外接泵把电解液注入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，这个可逆的反应过程使液流电池顺利完成充电、放电和再充电。
现有技术的缺陷：电池端框板是单元电池的关键部件，是电化学活性物质电化学反应的场所，电池端框板设计比较复杂，因此，一体化端框板组件的结构和功能意义重大。目前常见的端框板设计，普遍采用石墨电极板和集流板(铜板)是被插入在端框板中，密封方式是槽中用橡胶垫圈夹持石墨电极板或导电塑料板或者采用高分子材料粘结密封，在安装过程中电极板和集流板(铜板)重心向下，橡胶垫圈也会变形，漏液现象很难避免；在电堆长时间运行过程中，密封材料易老化致使电堆出现漏液问题，再加上进出液口的“O”型圈受力不均，也会出现漏液；一体化端框板是高分子材料和注塑工艺的创新，彻底解决了现有技术的弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化还原液流电池一体化端框板，通过集电板、导电塑料板和端框板之间的一次性注塑成型，具有组件少、结构简单紧凑，加工容易、组装方便、体积小、内阻低、电解液传输效果好、能量效率高、成本低，可实现一体化氧化还原液流电池的大规模应用。
实现本发明的技术方案是：这种氧化还原液流电池一体化端框板(即电极端框板)，包括集电板、导电塑料板、电极、全氟离子膜和液流端框板顺序组合而成，其中，集电板、导电塑料板和液流端框板通过一次性注塑成型。
该技术方案还包括：
所述液流端框板左右边侧设有溶液槽，所述溶液槽设有进液口长直U型溶液迂回槽和出液口长直U型溶液迂回槽。
所述长直U型溶液迂回槽中设有溶液流经过的流道部分。
所述进液口长直U型溶液迂回槽的流道连接转弯部分均匀分布有凹凸结构槽，长直U型溶液迂回槽溶液流道通过垂直竖型槽连接导电塑料板；垂直竖型槽与长直U型溶液流道底面上至三分之二处垂直划分流道；在其中，所述垂直竖型槽的宽度与高度一致，其中，每个垂直竖型槽朝向所述电极框内框，每个垂直竖型槽布置在所述长直U型溶液迂回槽和所述电极之间。
所述进液口长直U型溶液迂回槽和全氟离子膜与石墨电极、导电塑料板反向对称就是出液口长直U型溶液迂回槽。
所述长直U型溶液迂回槽上方设有盖板，该盖板与一体化端框板同平面。
所述一体化端框板中间部分是导电塑料板和集电板，导电塑料板和集电板四周被注塑塑料包裹成一体。
所述一体化端框板背面是注塑成型的平面，平面一侧设有溶液进液口和出液口。
本发明具有的有益效果：本发明将一体化氧化还原液流电池端框板、导电塑料板和集电板一次注塑成型，减少了液流电池框板与导电塑料板的密封边角区域正负电解液内漏现象，不仅大大提高了氧化还原液流电池的能量效率，还简化了氧化还原液流电池电堆的生产工艺，节省不必要的生产成本，避免了正负电解液直接接触产生的系统损耗，从而提高了氧化还原液流电池的性能，为一体化氧化还原液流电池的大规模应用奠定了坚实基础。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1的右视图。
图中：1液流端框板，2导电柱，3凹凸结构槽，4导电塑料板，5电极框内框，6集电板，7出液口，8进液口，9定位销，10定位孔，11垂直竖型槽，12溶液槽，13长直U型溶液迂回槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，实施例不构成对本发明的限制：
如图所示，本氧化还原液流电池一体化端框板主要由液流端框板1，导电柱2，导电塑料板4，集电板6，出液口7，进液口8，定位销9，定位孔10组成。液流端框板1设有凹凸结构槽3，电极框内框5，垂直竖型槽11，溶液槽12，长直U型溶液迂回槽13。
一体化端框板(电极端框板)，包括集电板6、导电塑料板4、电极、全氟离子膜和液流端框板1顺序组合而成，其中，所述集电板6、导电塑料板4和所述液流端框板1之间通过一次性注塑成型方式，加工铸造在一起(由于不同种材料收缩不一样，需要特殊定制)，防止液体泄露。
所述液流端框板1左右边侧设有溶液槽12，所述溶液槽12设有进液口长直U型溶液迂回槽13和出液口长直U型溶液迂回槽13。
所述长直U型溶液迂回槽13中设有溶液流经过的流道部分。
所述进液口长直U型溶液迂回槽13的流道连接转弯部分均匀分布有凹凸结构槽3，长直U型溶液迂回槽13溶液流道通过垂直竖型槽11连接导电塑料板4；垂直竖型槽11与长直U型溶液流道底面上至三分之二处垂直划分流道；在其中，所述垂直竖型槽11的宽度与高度一致，其中，每个垂直竖型槽11朝向所述电极框内框5，即电荷交换区，每个垂直竖型槽11布置在所述长直U型溶液迂回槽13和所述电极之间；但在实际运行中横向通道与垂直形成的纵向通道不可能均匀分布电解液，当电解液以较快的流速在电池通道中流动时，流体可能偏好于其中压力下降较小的方向，使得可以由增加的电解液速度来形成以高压注入的喷射流，由此降低了电池效率，为保证垂直子通道的电解液喷射流压力均匀；所以，垂直形成的纵向通道与长直U型溶液流道底面提升三分之二处垂直划分通道；在其中，所述划分子通道的宽度与高度一致，其中，每个子通道朝向所述电极；电荷交换区，其布置在所述子通道和所述电极之间，全氟离子膜与石墨电极、导电塑料板组成的空间经历正负电解液流动的过程，产生电荷的正反方向的流动。
所述进液口长直U型溶液迂回槽13和全氟离子膜与石墨电极、导电塑料板4反向对称就是出液口长直U型溶液迂回槽13，与流入溶液长直U型迂回槽反相对称。
所述长直U型溶液迂回槽13上方设有盖板，该盖板与一体化端框板同平面。
所述一体化端框板中间部分是导电塑料板4和集电板6，导电塑料板4和集电板6四周被注塑塑料包裹成一体。
所述一体化端框板背面是注塑成型的平面，平面一侧设有溶液进液口8和出液口7。
需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种氧化还原液流电池一体化端框板，包括集电板、导电塑料板、电极、全氟离子膜和液流端框板顺序组合而成，其特征在于，所述集电板、导电塑料板和所述液流端框板通过一次性注塑成型。
2.如权利要求1所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述液流端框板左右边侧设有溶液槽，所述溶液槽设有进液口长直U型溶液迂回槽和出液口长直U型溶液迂回槽。
3.如权利要求2所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述长直U型溶液迂回槽中设有溶液流经过的流道部分。
4.如权利要求2所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述进液口长直U型溶液迂回槽的流道连接转弯部分均匀分布有凹凸结构槽，长直U型溶液迂回槽溶液流道通过垂直竖型槽连接导电塑料板；垂直竖型槽与长直U型溶液流道底面上至三分之二处垂直划分流道；其中，所述垂直竖型槽的宽度与高度一致，其中，每个垂直竖型槽朝向所述电极框内框，每个垂直竖型槽布置在所述长直U型溶液迂回槽和所述电极之间。
5.如权利要求2所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述进液口长直U型溶液迂回槽和全氟离子膜与石墨电极、导电塑料板反向对称就是出液口长直U型溶液迂回槽。
6.如权利要求2所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述长直U型溶液迂回槽上方设有盖板，该盖板与一体化端框板同平面。
7.如权利要求1所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述一体化端框板中间部分是导电塑料板和集电板，导电塑料板和集电板四周被注塑塑料包裹成一体。
8.如权利要求1所述的氧化还原液流电池一体化端框板，其特征在于，所述一体化端框板背面是注塑成型的平面，平面一侧设有溶液进液口和出液口。
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