CN212461753U - 一种液流电池对称流道装配结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液流电池对称流道装配结构，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜；双极板的两面均设有进出液流道，所述正极多孔电极和负极多孔电极置于两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜隔开，所述双极板的两面均设有进出液流道，两个双极板与离子选择性膜相对的一面的流道结构互相对称。本实用新型提出的液流电池对称流道装配结构，可以应用于液流电池电堆中，例如铁铬液流电池，全钒液流电池等，电池中采用该装配结构能使离子选择性膜两侧的流体压力分布与流速分布更趋于一致，降低了因离子选择性膜两侧压差造成的离子透膜迁移，提高了电池的电流效率，同时延长了离子选择性膜的使用寿命。

Description

一种液流电池对称流道装配结构

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种液流电池对称流道装配结构。

背景技术

液流储能电池经常是利用含有Cr³⁺/Cr²⁺和Fe³⁺/Fe²⁺电对（或VO₂ ⁺/VO²⁺和V³⁺/V²⁺）的电解液作为正负极活性材料。电解液分别在电堆的正负极电极上流动，正负极电极间采用离子选择性膜隔开，以期望正负极电解液中的氢离子可通过离子选择性膜迁移到另一侧，同时阻隔正负极电极液中的其他离子迁移。然而离子选择性膜不能完全隔离正负极电解液中的活性金属离子，正极的活性金属离子会迁移到负极，造成正负极电极液的容量不匹配从而损失电池容量。尤其在使用Cr³⁺/Cr²⁺和Fe³⁺/Fe²⁺离子作为正负极电对的铁铬液流电池中，正极的Fe³⁺负离子迁移至负极还会造成负极沉积的催化剂溶解，使电池电阻增大，严重影响电池性能。

现有技术中，设在隔膜两侧的双极板结构并不对称，电解液流动的方向是相对的（参见图1）。这就造成膜两侧的压差。研究显示离子选择性膜两侧压差对金属离子透膜迁移有促进作用，使液流电池工作时的电流效率降低，而且两侧压差过高会使离子选择性膜破裂，影响其使用寿命。另一方面，由于常用的液流电池电极如碳毡、碳纸、碳布等和离子选择性膜均为柔性材料，其装配结构易受电池内电解液压力影响，进而影响电解液在电池内的流速分布，影响电池性能。故设计使用合理的装配结构以降低离子选择性膜两侧压差对提高液流电池性能和工作寿命有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的是提出一种液流电池对称流道装配结构，能使离子选择性膜两侧的流体压力分布与流速分布更趋于一致，能显著降低离子选择性膜两侧压差。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种液流电池对称流道装配结构，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜；

所述双极板的两面均设有进出液流道，所述正极多孔电极和负极多孔电极置于两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜隔开，

所述双极板的两面均设有进出液流道，两个双极板与离子选择性膜相对的一面的流道结构互相对称。

一个双极板的两面的流道可为同一结构或两种结构。

其中，所述正极多孔电极和负极多孔电极为碳毡、石墨毡、碳纤维布、碳纤维纸、碳纳米管复合材料、多孔碳复合材料中的一种或几种的组合。

其中，所述双极板两面的进出液流道为一条或多条。

本实用新型的一种优选技术方案为， 所述双极板两面的进出液流道为一条，所述进出液流道一端为进液口，另一端为出液口。

本实用新型的另一种优选技术方案为，所述双极板上的进出液流道包括进液流道和出液流道，所述进液流道和出液流道交错布置。

其中，所述双极板上的流道截面形状为矩形、V形、U形、燕尾形、半圆形中的一种。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的液流电池对称流道装配结构，可以应用于液流电池电堆中，例如铁铬液流电池，全钒液流电池等，电池中采用该装配结构能使离子选择性膜两侧的流体压力分布与流速分布更趋于一致，降低了因离子选择性膜两侧压差造成的离子透膜迁移，提高了电池的电流效率，同时延长了离子选择性膜的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的未采用本实用新型对称流道装配结构的铁铬液流电池单电池的装配结构。

图2为本实用新型实施例1的采用本实用新型对称流道装配结构的铁铬液流电池单电池的装配结构的立体视图。

图3为本实用新型实施例1装配结构示意图。

图4为实施例1双极板俯视图。

图5为实施例1双极板结构示意图。

图6为实施例2双极板结构示意图。

图7为实施例3双极板俯视图。

图中，1为上双极板、2为正极多孔电极，3为负极多孔电极，4为离子选择性膜，5为下双极板，6为进出液流道，601为进液流道，602为出液流道, 603为进液口，604为出液口。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，所用术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例中，如无特殊说明，所采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。

实施例1

参见图2和图3，本实施例1提出一种液流电池对称流道装配结构，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜。

所述双极板两面均设有进出液流道，装配时正极多孔电极2和负极多孔电极3置于上双极板1和下双极板5两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜4隔开，所述双极板的两面均设有进出液流道，两个双极板与离子选择性膜4相对的一面的流道结构互相对称。

本实施例中，所述正极多孔电极2和负极多孔电极3均为碳纤维布，

参见图4，所述双极板两面的进出液流道为多条。其中若干条流道为进液流道，其余为出液流道，流道之间不相互连通。本实施例所述双极板上的进出液流道包括进液流道601和出液流道602，所述进液流道601和出液流道602交错布置。双极板尺寸为825×375mm，进液流道进口处设计为喇叭形，喇叭形的深度约为7.5mm。出液流道的出口处同样吃讯。参见图5，所述双极板两面的进出液流道截面为矩形，本实施例的流道的深度2.5mm，双极板的厚度9mm。

经测试，本实施例中采用本实用新型对称流道装配结构的铁铬液流电池单电池电流效率为98.8%，未采用本实用新型对称流道装配结构的铁铬液流电池单电池电流效率为94.7%。

实施例2

一种液流电池对称流道装配结构，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜；

所述双极板的两面均设有进出液流道，所述正极多孔电极和负极多孔电极置于两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜隔开，所述双极板的两面均设有进出液流道，两个双极板与离子选择性膜相对的一面的流道结构互相对称。

其中，所述正极多孔电极和负极多孔电极均为碳毡。

本实施例中，所述双极板上的进出液流道包括进液流道和出液流道，所述进液流道和出液流道交错布置。参见图6，双极板上的进出液流道6截面形状为燕尾形。进液流道和出液流道截面形状相同。本实施例中双极板上的流道的深度2.5mm，双极板的厚度9mm。

实施例3

一种液流电池对称流道装配结构，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜；

所述双极板的两面均设有进出液流道，所述正极多孔电极和负极多孔电极置于两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜隔开，

所述双极板的两面均设有进出液流道，两个双极板与离子选择性膜相对的一面的流道结构互相对称。

本实施例中，所述正极多孔电极和负极多孔电极均为碳纤维布。

参见图7，本实施例中，所述双极板两面的进出液流道6为一条，进出液流道一端为进液口603，另一端为出液口604。双极板上的流道截面形状为U形。

本实施例的流道结构可以显著地减低流体阻力降。

虽然，以上通过实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本实用新型精神和实质的前提下，对本实用新型所做的改进和变型，均应属于本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种液流电池对称流道装配结构，其特征在于，包括双极板、正极多孔电极、负极多孔电极、离子选择性膜；

所述双极板的两面均设有进出液流道，所述正极多孔电极和负极多孔电极置于两个双极板之间，正极多孔电极和负极多孔电极之间以离子选择性膜隔开，

两个双极板与离子选择性膜相对的一面的流道结构互相对称。

2.根据权利要求1所述的液流电池对称流道装配结构，其特征在于，所述正极多孔电极和负极多孔电极为碳毡、石墨毡、碳纤维布、碳纤维纸、碳纳米管复合材料、多孔碳复合材料中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的液流电池对称流道装配结构，其特征在于，所述双极板两面的进出液流道为一条或多条。

4.根据权利要求3所述的液流电池对称流道装配结构，其特征在于， 所述双极板两面的进出液流道为一条，所述进出液流道一端为进液口，另一端为出液口。

5.根据权利要求3所述的液流电池对称流道装配结构，其特征在于，所述双极板上的进出液流道包括进液流道和出液流道，所述进液流道和出液流道交错布置。

6.根据权利要求1或2所述的液流电池对称流道装配结构，其特征在于，所述双极板上的流道截面形状为矩形、V形、U形、燕尾形、半圆形中的一种。

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