本發(fā)明涉及液流電池的結(jié)構(gòu)，特別涉及液流電池中的電極框中電解液的進(jìn)出液方式。

背景技術(shù)：

可再生能源作為現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展過程中必不可少的能源構(gòu)成正越來越多的引起各國政府的重視，紛紛出臺(tái)鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展的有力政策。在這樣的背景下，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電配套產(chǎn)業(yè)迎來了高速發(fā)展，大量的太陽能、風(fēng)能設(shè)施投入使用。但是可再生能源普遍存在著不連續(xù)性和反調(diào)峰特性，對(duì)并網(wǎng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)是解決這一問題的有效手段，通過儲(chǔ)能技術(shù)作為緩沖，可以有效提高并網(wǎng)質(zhì)量，提高可再生能源的利用效率。液流電池作為一種化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)方案近年來得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，獲得專家學(xué)者以及企業(yè)的廣泛青睞。

液流電池裝配時(shí)大都采用壓濾機(jī)的形式，多節(jié)電池之間依靠雙極板在電路上串聯(lián)在一起，而在液路上采用并聯(lián)的形式。正、負(fù)極電解液分別通過電堆中各自的公用管路，逐一分配到各節(jié)電池電極框的分支管路中，流入電極。因此，公用管路中的電解液在分支管路中的均勻分配是減小單電池間極差的關(guān)鍵。并且公用管路的設(shè)計(jì)也存在正、負(fù)極電極液之間相互滲漏的自放電現(xiàn)象，不利于電堆的高效穩(wěn)定運(yùn)行。在電堆結(jié)構(gòu)中，電極框的進(jìn)出液口處兩側(cè)都覆蓋有防止內(nèi)漏的密封墊片，這些墊片在擠壓的過程中變形伸長(zhǎng)，會(huì)對(duì)電解液的流入流出造成干擾，電解液在各節(jié)電池中的分配不均勻；另外，此種并聯(lián)液路的方式在電池節(jié)數(shù)增多的時(shí)候，分配均勻性降低，影響電池內(nèi)部的濃差極化，需要對(duì)不同位置處的分支管路口的尺寸進(jìn)行微調(diào)，以改善均勻性的問題，設(shè)計(jì)復(fù)雜，裝配效率低。因此，如果能將公用管路和分支管路的設(shè)計(jì)移到電堆外部，這樣不但能簡(jiǎn)化分配均勻性的設(shè)計(jì)，使得因濃差極化造成的單電池極差得到有效控制，更能夠避免公用管路在電堆內(nèi)時(shí)，密封不良引起內(nèi)漏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種可從根本上防止電堆內(nèi)漏、提高電堆各單電池電解液分配均勻性的電極框結(jié)構(gòu)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種液流電池電極框結(jié)構(gòu)，其為一中空的環(huán)形平板結(jié)構(gòu)。于環(huán)形平板側(cè)壁上開設(shè)有與中空區(qū)域相連通的通孔，作為進(jìn)口分支管道；或于平板表面設(shè)有作為進(jìn)口分支流道的凹槽，于凹槽壁面與環(huán)形平板外側(cè)壁面之間設(shè)有通孔，進(jìn)口分支流道和通孔構(gòu)成進(jìn)口分支管道。于環(huán)形平板側(cè)壁上開設(shè) 有與中空區(qū)域相連通的通孔，作為出口分支管道；或于平板表面設(shè)有作為出口分支流道的凹槽，于凹槽壁面與環(huán)形平板外側(cè)壁面之間設(shè)有通孔，出口分支流道和通孔構(gòu)成出口分支管道。

上述的電極框結(jié)構(gòu)，其進(jìn)口分支管道上的通孔與液流電池外部電解液進(jìn)口公用管路相連通，進(jìn)口公用管路經(jīng)泵與液流電池儲(chǔ)罐液流出口相連通；出口分支管道上的通孔與液流電池外部電解液出口公用管路相連通，出口公用管路與液流電池儲(chǔ)罐液流入口相連通。

上述的電極框結(jié)構(gòu)，其框體材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或ABS。

優(yōu)點(diǎn)：1、提高各單電池的電解液分配均勻性；

2、電堆內(nèi)取消公用管路可避免內(nèi)漏，取消防內(nèi)漏設(shè)計(jì)，提高可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述電極框的一種結(jié)構(gòu)圖。

圖2為電極框側(cè)面通孔的結(jié)構(gòu)形式圖，a為截面為圓形的通孔；b為截面為矩形或正方形的通孔；c為截面為橢圓形通孔。

圖3為液流電池常用電極框的一種結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

采用所述電極框(圖1)組裝10節(jié)單電池的電堆，電堆一個(gè)側(cè)面上，正極電解液進(jìn)液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上；負(fù)極電解液出液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上。與上述電堆側(cè)面相對(duì)的側(cè)面上，正極電解液出液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上；負(fù)極電解液進(jìn)液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上，四根主管路負(fù)責(zé)電解液在各節(jié)單電池之間的分配。電極框框體材料為PVC，其中中電極面積為875cm2，采用Nafion115膜作為離子交換膜，測(cè)試電流密度為80mA/cm²，電堆充放電電壓效率86.2％，庫倫效率95.4％，能量效率82.2％。其中單電壓巡檢結(jié)果顯示：電堆放電末期單電壓極差最大，為23mV。

對(duì)比例1：

采用所述電極框(圖1)組裝10節(jié)單電池的電堆1#，電堆一個(gè)側(cè)面上，正極電解液進(jìn)液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上；負(fù)極電解液出液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上。與上述電堆側(cè)面相對(duì)的側(cè)面上，正極電解液出液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上；負(fù)極電解液進(jìn)液通孔組成的管排共同接在一個(gè)主管上，四根主管路負(fù)責(zé)電解液在各節(jié)單電池之間的分配。電極框框體材料為PVC，其中中電極面積為875cm²，采用Nafion115 膜作為離子交換膜。

對(duì)比電堆2#采用常用電極框結(jié)構(gòu)(圖3)所示，其公用管路在電堆內(nèi)部，由圖中的電解液進(jìn)/出液管口組成。電極框框體材料為PVC，其中中電極面積為1050cm²，采用Nafion115膜作為離子交換膜。測(cè)試電流密度為80mA/cm²。

電堆1#電壓效率85.7％，庫倫效率95.5％，能量效率81.8％，其中單電壓極差在放電末期達(dá)到最大，為25mV；對(duì)比電堆2#電壓效率84.6％，庫倫效率94.1％，能量效率79.6％，其中單電壓極差在放電末期達(dá)到最大，為59mV。由此可見采用本專利設(shè)計(jì)的電極框?qū)τ趩坞妷簶O差的控制明顯要好于傳統(tǒng)電堆結(jié)構(gòu)，而庫倫效率略高則是消除了內(nèi)漏的影響。

在160mA/cm²的電流密度下，電堆1#的單電壓極差為59mV，對(duì)比電堆2#的單電壓極差為178mV，極差控制的效果更為明顯。