[发明专利]一种适用于梯形液流电池的液流框

说明书

本发明涉及一种适用于梯形液流电池的液流框，液流框为一中部带有通孔的平板状结构，设有通孔平行于板体平面的截面为等腰梯形，于平板的一侧表面或二侧表面上靠近梯形通孔的梯形上下二条底边的边缘处分别设有作为自由流动区域的凹槽，每个自由流动区域与梯形通孔间均开设有2个以上作为次级导流流道的梯形凹槽。该液流框结构简单，加工方便，通过促使电解液沿梯形所在扇形的径向流动而有效提高电解液分配的均匀性，从而缓解局部效应，提升电池性能。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及梯形液流电池电极框。

背景技术

随着能源结构的调整，利用风能、太阳能等可再生能源发电受到越来越广泛的关注，但可再生能源发电具有不连续、不稳定等特点，直接并网难，弃风、弃光率高。以液流电池为代表的电储能技术为解决这一问题提供了契机。电堆是液流电池的核心部件，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能与成本。电堆包括端板、电极、液流框、离子交换膜等部件，其中，液流框的主要作用在于保证电解液准确、合理地流入、流出电极区域和支撑电极，从而使得电堆高效运行。尤其是在电极面积较大的大功率电堆中，合理的液流框设计对于电解液的均匀分布尤为重要。中国专利(专利申请号：201410495737.5)中提出了梯形电堆的新型结构，该结构可以有效减小电极中的浓差极化，具有很高的实用性。但是，该专利中未涉及导流结构。同时，与矩形电堆相比，实现梯形电堆中电解液的均匀分布更加困难。若采用现有的导流结构难以实现电解液的均匀分配。

发明内容

为解决梯形液流电池中电解液分布不均匀的问题，提出并研究一种适用于梯形液流电池电堆的液流框，其结构简单，加工方便，通过设计导流流道的朝向，可实现电解液均匀流入、流出电极反应区域，从而实现梯形电池内部电解液的均匀分布，缓解局部效应，提升电池性能。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下:

一种适用于梯形液流电池的液流框，液流框为一中部带有通孔的平板状结构，通孔平行于板体平面的截面为等腰梯形，称之为梯形通孔，于平板的一侧表面或二侧表面上靠近梯形通孔的梯形上下二条底边的边缘处分别设有作为自由流动区域的凹槽，每个自由流动区域与梯形通孔间均开设有2个以上作为次级导流流道的凹槽、凹槽平行于板体平面的截面为梯形，称之为梯形凹槽；

梯形通孔位于平行于板体平面的A平面上的等腰梯形截面的二条腰的延长线交于一点B,处于同一A平面上的作为次级导流流道的梯形凹槽截面的腰所在直线与同时过该腰上任意一点和点B的直线间的夹角为0～10°，以使电解液大致如图1最右侧所示沿径向流动，提高电解液分布的均匀性。

本发明主导流流道设计标准为：在正、负极电极框中的一极电解液主流入、流出口和次级分液流道间设置即可，即在一个电极框的正极电解液主流入、流出口与次级导流流道间设置主导流流道，则同电极框上的负极电解液主流入、流出口与次级导流流道间不设置主导流流道。

作为优选，所述主导流流道由1个或1个以上流道组成，所述流道间用宽为0.5～10mm的主导流流道肋板分隔，以使电解液均匀流入自由流动区域，主导流流道宽度1～50mm，深度0.5～5mm；所述次级导流流道包含次级导流流道肋板分隔成的多个次级导流流道，次级导流流道宽度1～50mm，长度1～100mm，深度0.5～5mm，次级导流流道肋板宽度1～50mm，长度1～100mm，厚度为0.5～5mm；所述主导流流道与所述次级导流流道相连通并交汇于入口或出口截面中心处。

所述入口次级导流流道和出口次级导流流道分别排布在入口和出口截面处，且左右两侧次级导流流道长度、宽度和深度应保持对称一致，以达到分配均匀的目的。

作为优选，次级导流流道宽度和深度相同，或遵循靠近与主导流流道交汇处的次级导流流道宽度较窄和/或深度较浅而远离端宽度较宽和/或深度较深的原则，次级导流流道肋板宽度变化与次级导流流道相反，次级导流流道肋板高度变化与次级导流流道深度变化一致。