本發(fā)明涉及一種液流電池的防腐蝕結(jié)構(gòu)，特別涉及液流電池中的雙極板的防腐蝕結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，全球面臨著資源短缺，能源供應(yīng)緊張的局面，極大的限制了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。開發(fā)高效的可再生能源在這樣的背景下迎來了發(fā)展的高潮。然而可再生能源固有的不連續(xù)性和反調(diào)峰特性使得其大規(guī)模接入電網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成巨大的沖擊，因而一種在可再生能源并網(wǎng)與智能電網(wǎng)中間的緩沖技術(shù)被提到了電網(wǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)型的前沿。儲(chǔ)能技術(shù)作為該緩沖技術(shù)獲得了越來越多的關(guān)注，其中液流電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能裝置近年來迎來了技術(shù)革新以及產(chǎn)業(yè)化的大發(fā)展，目前已有多種液流電池技術(shù)被商用化，包括全釩液流電池、鋅溴液流電池等等。液流電池因其先天優(yōu)勢(shì)：功率與能量解耦，特別適合大規(guī)模儲(chǔ)能的應(yīng)用。

液流電池的一個(gè)顯著特點(diǎn)是反應(yīng)物與功率設(shè)備解耦，承載反應(yīng)物的電解液通過循環(huán)泵流入電池當(dāng)中參與反應(yīng)，而產(chǎn)物在由電池流出，回到儲(chǔ)液罐中，如此循環(huán)往復(fù)。液流電池的單電池由電池端板、集流板、正極電極框、正極電極、離子交換膜、負(fù)極電極、負(fù)極電極框、集流板和電池端板順序組裝而成，而后由端板上的螺栓壓緊防止電解液的泄漏。在實(shí)際應(yīng)用中，往往組成液流電池電堆來滿足大功率充放電的需求。電堆在單電池的基礎(chǔ)上在多個(gè)單電池之間用雙極板相連，再采用壓濾機(jī)的方式串聯(lián)在一起組成電堆。在液流電池電堆中，電解液在各電池之間的均勻分配成為區(qū)別于其他電池電堆的重要因素，因而在大多的液流電池電堆中都設(shè)計(jì)了電解液公用管路和電解液的分支管路。公用管路由每節(jié)電池的正、負(fù)極電極框、雙極板和離子交換膜上的甚至的通孔組合形成。其管路的軸線往往平行于上述電堆組件的厚度方向；分支管路大都設(shè)計(jì)在正、負(fù)極電極框上，主要負(fù)責(zé)電解液在電極中的均勻分配。

由于公用管路中的導(dǎo)電溶液以及各單電池之間的電池電壓差，公用管路內(nèi)往往會(huì)形成漏電電流，其大小與公用管路的截面積、長(zhǎng)度以及電堆中單電池的節(jié)數(shù)有關(guān)。雙極板上組成公用管路的通孔截面與公用管路中的電解液相接觸。構(gòu)成雙極板的材料往往是石墨、碳素復(fù)合材料或者耐酸堿腐蝕的金屬，漏電電流會(huì)誘使在雙極板厚度上的通孔截面發(fā)生氧化反應(yīng)，造成雙極板腐蝕、軟化，進(jìn)而造成電堆泄漏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述液流電池中雙極板的腐蝕問題，本發(fā)明提供了一種液流電池的結(jié)構(gòu)，通過在雙極板通孔一側(cè)的電極框上設(shè)置環(huán)狀凸臺(tái)，將雙極板的通孔放置在環(huán)狀凸臺(tái)的外緣上，再壓和上另一極電極框。電解液經(jīng)過電極框的進(jìn)液口或者出液口流入或者流出電極框，通過電堆中的公用管路流過電極框上設(shè)置的環(huán)狀凸臺(tái)直接流入另一極的通孔處，避免了公用管路中電解液與雙極板的接觸，從根本上阻止了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，提高了電堆的可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

所述液流電池電堆中防止雙極板腐蝕的結(jié)構(gòu)：液流電池電堆部件包括正極電極框、負(fù)極電極框以及夾于其中的雙極板，正極電極框上設(shè)有負(fù)極電解液公用管路通孔，正極電極框上設(shè)有與正極電解液公用管路相連通的正極電解液進(jìn)液口和出液口，負(fù)極電極框上設(shè)有正極電解液公用管路通孔，負(fù)極電極框上設(shè)有與負(fù)極電解液公用管路相連通的負(fù)極電解液進(jìn)液口和出液口，雙極板上設(shè)有正極電解液公用管路和負(fù)極電解液公用管路通孔。

在正極電極框通孔的四周邊緣處設(shè)有環(huán)狀突臺(tái)，環(huán)狀突臺(tái)位于正極電極框靠近雙極板一側(cè)的表面上，通孔于靠近雙極板一側(cè)的正極電極框表面的投影位于環(huán)狀突臺(tái)的中空區(qū)域，環(huán)狀突臺(tái)沿垂直于正極電極框表面方向的高度等于雙極板厚度；在負(fù)極電極框通孔的四周邊緣處設(shè)有環(huán)狀突臺(tái)，環(huán)狀突臺(tái)位于負(fù)極電極框靠近雙極板一側(cè)的表面上，通孔于靠近雙極板一側(cè)的負(fù)極電極框表面的投影位于環(huán)狀突臺(tái)的中空區(qū)域，環(huán)狀突臺(tái)沿垂直于負(fù)極電極框表面方向的高度等于雙極板厚度；

雙極板夾在正極電極框與負(fù)極電極框之間，且雙極板上通孔的形狀和尺寸與其對(duì)應(yīng)的正極電極框上環(huán)狀突臺(tái)和負(fù)極電極框上環(huán)狀突臺(tái)的四周側(cè)壁的形狀和尺寸相穩(wěn)合。

所述的防止雙極板腐蝕的結(jié)構(gòu)中，負(fù)極電解液經(jīng)正極電極框的通孔和環(huán)狀突臺(tái)后流向負(fù)極電極框的電解液進(jìn)液口或者出液口；正極電解液經(jīng)負(fù)極電極框的通孔和環(huán)狀突臺(tái)后流向正極電極框的電解液進(jìn)液口或者出液口，電解液不與雙極板的通孔邊緣處接觸。

所述的防止雙極板腐蝕的結(jié)構(gòu)中，將雙極板放置于帶有平臺(tái)的正極電極框或者負(fù)極電極框上，雙極板上的通孔套于環(huán)狀突臺(tái)外緣，之后放置另一負(fù)極電極框或者正極電極框，使雙極板對(duì)應(yīng)另一負(fù)極電極框或者正極電極框上的電解液進(jìn)液口或者出液口，組裝完成。

所述的防止雙極板腐蝕的結(jié)構(gòu)中，正極電極框、負(fù)極電極框以及雙極板之間可以通過膠粘接或者熱壓連接的方式緊密貼合在一起。雙極板為石墨板、碳素復(fù)合板或者防腐蝕能力較差的金屬材質(zhì)。正極或者負(fù)極電極框的框體材料為聚乙烯、聚丙烯或者聚氯乙烯。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明隔絕了公用管路中電解液與雙極板通孔截面的接觸，有效防止了電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，提高了電堆的可靠性。

2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于加工控制，無須復(fù)雜昂貴的設(shè)備投資。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的液流電池電堆中的電極框結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

所采用的正極電極框、負(fù)極電極框和雙極板的結(jié)構(gòu)及配合如下：雙極板位于正、負(fù)極電極框之間。正極電極框上設(shè)有負(fù)極電解液公用管路通孔，并設(shè)有與正極電解液公用管路相連通的正極電解液進(jìn)液口和出液口；相對(duì)應(yīng)的，負(fù)極電極框上設(shè)有正極電解液公用管路通孔，并設(shè)有與負(fù)極電解液公用管路相連通的負(fù)極電解液進(jìn)液口和出液口，雙極板上設(shè)有正極電解液公用管路和負(fù)極電解液公用管路通孔。在正極電極框朝向雙極板一側(cè)的通孔的四周邊緣處設(shè)有環(huán)狀突臺(tái)；在負(fù)極電極框朝向雙極板一側(cè)的通孔的四周邊緣處設(shè)有環(huán)狀突臺(tái)。正、負(fù)極電極框上設(shè)置的環(huán)狀突臺(tái)沿垂直于負(fù)極電極框表面方向的高度均等于雙極板厚度。雙極板夾在正極電極框與負(fù)極電極框之間，且雙極板上通孔的形狀和尺寸與其對(duì)應(yīng)的正極電極框上環(huán)狀突臺(tái)和負(fù)極電極框上環(huán)狀突臺(tái)的四周側(cè)壁的形狀和尺寸相穩(wěn)合。

將雙極板放置于帶有平臺(tái)的正極電極框或者負(fù)極電極框上，雙極板上的通孔套于環(huán)狀突臺(tái)外緣，之后放置另一負(fù)極電極框或者正極電極框，使雙極板對(duì)應(yīng)另一負(fù)極電極框或者正極電極框上的電解液進(jìn)液口或者出液口，組裝完成。電堆運(yùn)行過程中，負(fù)極電解液經(jīng)正極電極框的通孔和環(huán)狀突臺(tái)后流向負(fù)極電極框的電解液進(jìn)液口或者出液口；正極電解液經(jīng)負(fù)極電極框的通孔和環(huán)狀突臺(tái)后流向正極電極框的電解液進(jìn)液口或者出液口，電解液不與雙極板的通孔邊緣處接觸。

采用該結(jié)構(gòu)組裝1kW的全釩液流電池電堆，電堆由10節(jié)電池構(gòu)成，離子交換膜為Nafion115，其性能數(shù)據(jù)為：電堆庫侖效率94.1％，電壓效率85.6％，能量效率80.5％。經(jīng)過1500個(gè)循環(huán)后拆解發(fā)現(xiàn)雙極板通孔邊緣處未見腐蝕，說明該結(jié)構(gòu)能很好的防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，提高電堆可靠性。