[发明专利]一种适用于液流电池圆形电堆的电极框结构

说明书

本发明涉及一种适用于液流电池圆形电堆的电极框结构，特别涉及圆形电堆的电极框结构，其为圆形平板，在靠近圆形平板四周的边缘处设有电解液进口通孔和电解液出口通孔，圆形平板的圆心处设置有汇流流道，并于圆形平板上设置有贯穿圆形平板二侧表面的、镂空的、可容置环形电极的环形空腔。环形空腔之间被设置有流道的隔离条所隔开，电解液流道一端与汇流流道相连通，另一端与电解液出口的通孔相连通。本发明中的可适用于圆形电堆的电极框结构，将电解液的进出口流道置于非常靠近电极框的外边缘处，距离压紧弹簧近，极大的改善已有圆形电堆电极框中出液口设置在圆心处，不利于密封的弊端，有效的提高了电堆的性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池的电极框，特别涉及氧化还原液流电池的圆形电堆的电极框结构。

背景技术

在社会高速发展的今天，能源是支撑人类文明前行的源动力。过度的开采和利用化石能源已经令我们生活的世界不堪重负。可再生能源等绿色能源技术的兴起很大程度上缓解了人类社会发展与能源需求之间激化的矛盾。可持续性的发展成为人类发展不可避免的主题。可再生能源的高效利用一直是困扰科研学者的难题，由于诸如风能、太阳能等能源不连续的特点，常常会对电网造成难以承受的重负。如何开发可再生能源与电网之间的沟通桥梁，让其能够平滑的、按照供需关系的调节是近年来非常引人关注的科学问题。储能技术应运而生，尤其是化学储能中的一种：全钒液流储能电池，因其功率与容量可独立设计、操作简单、安全可靠，已成为大规模储能技术中的首选之一。开发高效、智能管理、安全可靠的电池系统是该技术应用的前提，而作为系统中最重要的部件：电堆则是系统设计是否成功的关键所在。

电解液在电极中的流动分布均匀性是电池结构设计乃至电堆结构设计的重点，浓差极化主要受电解液的流速、电解液浓度的分布影响，众所周知，沿电解液流经路径上的浓度梯度的大小能够间接反映浓差极化的大小。因而在电池乃至电堆流道设计中，重点在于提高电解液流速，减小流动阻力上，但随之而来的是泵功率的增加导致系统效率的下降。为改善浓差极化，中国专利(专利申请号：201210429304.0)提出了圆形电堆的新型结构。该结构将矩形电极转为扇形电极，组织电解液由扇形的长弧边流入，短弧边流出，形成流体自加速的效果，从而提高了流速，减小了浓差极化。

但该专利中提出的圆形电堆的电极框结构的出液口设置在电极框的圆心去。由于压紧弹簧设置在电极框外边缘上，距离圆心处较远，因而所受压紧力会减小，在多节数的大功率电堆中更是如此，因而圆心处的出液口密封问题会愈加凸显。加剧内漏出现的几率，降低库伦效率和系统容量。

发明内容

为了解决上述液流电池圆形电堆电极框结构上存在问题，本发明提供一种适用于液流电池圆形电堆的电极框结构，其将电解液的进出口均设置于靠近电极框外边缘处，距离压紧弹簧近，受压紧力大，极大的减小了内漏发生的几率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

适用于液流电池圆形电堆的电极框为圆形平板，靠近圆形平板四周的边缘处设有一个以上的作为电解液进口的通孔和一个以上的作为电解液出口的通孔，于圆形平板的圆心处设置有汇流流道，于圆形平板上设置有二个以上的贯穿圆形平板二侧表面的、镂空的、可容置环形电极的环形空腔；二个以上的环形空腔之间留有隔离条相互隔离，二个以上的隔离条于汇流流道处相交，于隔离条上设有电解液流道，电解液流道一端与汇流流道相连通，另一端与电解液出口的通孔相连通；于靠近环形空腔一侧的汇流流道壁面上设有作为汇流孔的凹槽或通孔；于圆形平板四周边缘处设有电解流道，电解流道与电解液进口相连通，于靠近环形空腔一侧的电解流道壁面上设有作为分流孔的凹槽或通孔。

所述电极框中的电解液流动路径为：电解液由进口经流道流入环形碳毡中，沿径向向圆心处汇流，并于汇流流道处集中，再从隔离条上的电解液流道流出至出口。

所述电极框上的可置入环形电极的空腔数量可以是两个或者三个以上，其数量与进出口流道的个数相同，取决于环形电极的相位角。