[发明专利]多孔电极组、液流半电池和液流电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池设计领域，具体而言，涉及一种多孔电极组、液流半电池和液流电池堆。

背景技术

全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所（电池堆）再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，单片液流电池的组成如图1所示。1’为液流框，2’为双极板，3’为多孔电极，4’为离子交换膜，各组件组成单片的液流电池，通过N个液流电池的堆叠组成电池堆5’。

现有的液流电池堆内部电解液的流动一般靠多孔电极的渗透传质，这种电解液的流动方式一方面导致电池堆内液流压差很大，泵消耗过高，从而使液流电池系统效率降低；另一方面，电池堆内部电解液流动不均匀、浓差极化较大，造成电堆内部损耗，从而使电池的电压效率降低。

发明内容

本发明旨在提供一种多孔电极组、液流半电池和液流电池堆，改善了多孔电极内电解液流动的均一性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多孔电极组，多孔电极组包括叠置的多个多孔电极，其中至少一个多孔电极为具有流道的流道电极，流道在流道电极的厚度方向贯通。

进一步地，上述流道为一个或多个两端封闭的沿横向延伸的横向流道或沿纵向延伸的纵向流道。

进一步地，上述流道为一个，流道设置在多孔电极的中心线上。

进一步地，上述流道为多个，流道的排布方式为：A、各流道平行设置，且各流道的两端至与流道延伸方向垂直的多孔电极的边缘的距离相同；或者B、各流道平行设置，且相邻流道沿流道延伸方向交错排布；或者C、流道被分为平行设置的多个流道组，流道组中包括多个流道，每个流道组的延伸方向与该流道组中的流道的延伸方向一致，且相邻流道组中流道沿流道延伸方向交错排布；或者D、流道被分为平行设置的多个流道组，流道组中包括多个流道，每个流道组的延伸方向与该流道组中的流道的延伸方向垂直，且每个流道组中的各流道之间沿流道延伸方向交错排布。

进一步地，上述流道包括沿横向或纵向延伸的一个或多个第一流道和沿垂直于第一流道的延伸方向延伸的一个或多个第二流道，第一流道和第二流道不连通。

进一步地，上述流道的排布方式为：E、多孔电极上设有多个第一流道，且该多个第一流道被分为多个第一流道组，相邻两个第一流道组间设置至少一条第二流道，各第一流道组中包括平行设置的多个第一流道，且相邻的第一流道交错排布；或者F、多孔电极上设有一个或多个T字形流道组，T字形流道组包括一个第一流道和一个朝向该第一流道中部的第二流道，T字形流道组中的第二流道与第一流道不连通，当T字形流道组为多个时，相邻的两个T字形流道组中，两个第二流道相互平行，两个第一流道位于相应的第二流道的不同端，各相邻的T字形流道组相互之间不连通；或者G、多孔电极上设有一个或多个I字形流道组，I字形流道组包括平行相对设置的两个第一流道和两端分别朝向两个第一流道中部的一个第二流道，第二流道与第一流道不连通，当I字形流道组为多个时，且各I字形流道组相互之间不连通。

进一步地，上述流道包括沿横向或纵向延伸的第一流道和沿垂直于第一流道的延伸方向延伸的第二流道，第一流道和第二流道相连通。

进一步地，上述流道的排布方式包括：H、多孔电极上设有一个或多个Z字形流道组，Z字形流道组包括两个第一流道和一个第二流道，两个第一流道分别设置在第二流道的两侧，且两个第一流道分别与第二流道上不同的端部相连通，当Z字形流道组为多个时，且各Z字形流道组相互之间不连通。

进一步地，上述流道为多个一端开口的流道。

进一步地，相邻上述流道的间距相同。

进一步地，相邻的上述流道的开口方向相反或相同。