[发明专利]一种液流电池电堆双极板及应用

说明书

一种适用于液流电池电堆的双极板，所述双极板为一矩形平板状结构，在平板的一侧表面或二侧表面中部有一用于与电极接触的矩形区域，称之为电极区域；电解液从矩形区域的一条矩形侧边流入电极区域、由与其平行的另一条矩形侧边流出电极区域，流入侧边称之为电极区域入口边，流出侧边称之为电极区域出口边，另外二条相平行的矩形侧边称之为左右侧边；在电极区域靠近左右侧边分别设置有左右对称的长条形或波浪线形或折线形凹槽，称之为边界导流凹槽。该双极板结构简单，加工方便，通过促使电解液沿平行于进出口截面方向上流动而有效提高电解液流动的均匀性，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，特别涉及液流电池或电堆双极板。

背景技术

储能技术在可在生能源的利用中扮演者不可替代的角色。在众多储能技术中，电化学储能技术具有灵活、方便的特点。而液流电池技术是一种新兴电化学储能技术，因其通常具有储能容量与功率独立设计等优点而广受关注。液流电池运行过程中，溶解于电解液中的活性物质流经电池(或电堆)内部的电极而发生电化学反应。当电解液在电堆内部流动时，受电解液与壁面间粘性作用的影响，壁面附近流速降低，且越接近壁面流速越小，直至在壁面处流速降为0。电解液流速的降低将会导致电解液中溶解的活性物质更新减缓，从而使得活性物质浓度下降，进而导致较大的浓差极化，降低电电池(或电堆)总体性能，缩短其使用寿命，增加系统成本，不利于液流电池的大规模应用。

发明内容

针对液流电池中电极框与电极相贴接的壁面附近电解液流速下降引起的性能下降问题，提出一种新型的液流电池或电堆双极板结构，其结构简单，加工方便，通过在电极框与电极贴接的壁面附近的双极板上加设导流结构来增大电解液在壁面附近的流速，从而加快壁面附近的活性物质的更新速率，进而提高电解液分布的均匀性，降低极化，提高电池或电堆效率，降低系统成本。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下:

一种适用于液流电池电堆的双极板，所述双极板为一矩形平板状结构，在平板的一侧表面或二侧表面中部有一用于与电极接触的矩形区域，称之为电极区域；电解液从矩形区域的一条矩形侧边流入电极区域、由与其平行的另一条矩形侧边流出电极区域，流入侧边称之为电极区域入口边，流出侧边称之为电极区域出口边，另外二条相平行的矩形侧边称之为左右侧边；在电极区域靠近左右侧边分别设置有左右对称的长条形或波浪线形或折线形凹槽，称之为边界导流凹槽。电解液从矩形区域入口边流入与其相贴接的导流凹槽后、再由电极区域出口边流出。

本发明电池或电堆设计标准为：

边界导流凹槽从入口边向出口边沿着电极区域左右侧边设置。

边界导流凹槽在板体所在平面A上以电极区域入口边的中垂线B成轴对称；边界导流凹槽平行于平面A的截面为四边形C、或由两条平行的波浪线M和分别靠近入口边和出口边的两条线段围成的带状封闭图形D、或由两条平行的折线N和分别靠近入口边和出口边的两条线段围成的带状封闭图形E；四边形C分别靠近入口边和出口边的两条较短边或带状封闭图形D的两条线段或带状封闭图形E的两条线段分别与电极区域入口边和电极区域出口边重合。

远离中垂线B的、电极区域左侧或右侧的四边形C的边F到电极区域左侧边或右侧边的最近距离为0～50mm，远离中垂线B的、电极区域左侧或右侧的带状封闭图形D中的线M或带状封闭图形E中的线N到电极区域左侧边或右侧边的最近距离为0～50mm。边界导流凹槽的左右宽度为0.5～50mm，边界导流凹槽的宽度是指同一个四边形C的两条相对边F的垂直距离，或同一带状封闭图形D中的两条线M间的最近距离，或同一带状封闭图形E中的两条线N间的最近距离。

板体平面上凹槽所占面积为板体平面上电极区域面积的10％～90％。

作为优选，边界导流凹槽的深度为0.5～30mm，边界导流凹槽的深度是指板体平面与凹槽底部所在平面间的最大垂直距离。

作为优选，所述电解液流入、流出口直径0.1～100mm。