双极板和液流电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种双极板和液流电池。双极板包括：本体，本体的本体第一表面具有第一电解液导流槽；第一阻流部，第一阻流部设置在第一电解液导流槽的槽壁上。由于本发明中的双极板的第一电解液导流槽上设置有第一阻流部，因而使得电解液在第一电解液导流槽内流动时会产生涡流、并延长了电解液的流动路径，从而增加了电解液与电极的接触时间、使电解液与电极的渗透更加充分、使二者反应更加充分，并且有效规划了电解液的流动路径能够有效避免流动死角，进而保证了双极板的导流可靠性、提高了液流电池的性能、延长了液流电池的使用寿命。
【专利说明】双极板和液流电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及液流电池【技术领域】，更具体地，涉及一种双极板和液流电池。
【背景技术】
[0002]液流电池工作过程中，电解液在电极内部流动。电极作为输送活性反应物质并发生电化学反应的载体，具有充放电的能力。
[0003]由于电极是发生充放电反应的场所，因而电解液与电极的反应是否充分、电解液在电极中渗透是否充分等因素，决定了液流电池的性能好坏。
[0004]现有技术中的电解液需要流经双极板的第一电解液导流槽，由于第一电解液导流槽的表面光滑、因而电解液采用层流的方式流经第一电解液导流槽，从而造成电解液还未与电极充分反应就被排出，进而造成电解液与电极渗透不充分、反应不充分、易存在电解液流动死角等问题，从而严重影响了液流电池的性能和使用寿命。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种双极板和液流电池，以解决现有技术中电解液在双极板内层流时导致电解液不能与电极充分渗透、反应的问题。
[0006]为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种双极板，包括:本体，本体的本体第一表面具有第一电解液导流槽；第一阻流部，第一阻流部设置在第一电解液导流槽的槽壁上。
[0007]进一步地,双极板还包括挡块,挡块为多个,本体还具有:第一进液口，第一进液口与第一电解液导流槽的第一端连通，多个挡块中的一部分挡块间隔排列设置在第一进液口与第一电解液导流槽连通的开口处；第一出液口，第一出液口与第一电解液导流槽的第二端连通，多个挡块中的另一部分挡块间隔排列设置在第一出液口与第一电解液导流槽连通的开口处；相邻两个挡块之间形成电解液分配沟槽，第一进液口和第一出液口均通过电解液分配沟槽与第一电解液导流槽连通。
[0008]进一步地，第一电解液导流槽为蛇形。
[0009]进一步地，第一电解液导流槽为多个，多个第一电解液导流槽间隔平行排列设置，且每个第一电解液导流槽的第一端和第二端均与电解液分配沟槽连通。
[0010]进一步地，第一电解液导流槽的槽壁面为弧形面。
[0011]进一步地，第一阻流部为设置在第一电解液导流槽的槽壁上的:凸块，凸块为多个，多个凸块沿第一电解液导流槽的延伸方向间隔排列设置；和/或凹部，凹部为多个，多个凹部沿第一电解液导流槽的延伸方向间隔排列设置。
[0012]进一步地，第一阻流部为多个凸块，且多个凸块交错设置在第一电解液导流槽的槽壁上。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了一种液流电池，包括电极、离子交换膜和双极板，双极板是上述的双极板，电极设置在离子交换膜与双极板之间，且双极板的本体第一表面朝向电极所在一侧。
[0014]进一步地，电极的朝向双极板所在一侧的表面为电极第一表面，电极第一表面具有:第二电解液导流槽，第二电解液导流槽与双极板的第一电解液导流槽之间形成电解液流道；第二阻流部，第二阻流部设置在第二电解液导流槽的槽壁上。
[0015]进一步地，双极板的第一阻流部为设置在第一电解液导流槽的槽壁上的第一阻流凹部，电极的第二阻流部为设置在第二电解液导流槽的槽壁上的第二阻流凹部，且第一阻流凹部与第二阻流凹部形成沿电解液流道的延伸方向设置的螺旋形阻流流道。
[0016]本发明中的本体的本体第一表面具有第一电解液导流槽，第一阻流部设置在第一电解液导流槽的槽壁上。由于本发明中的双极板的第一电解液导流槽上设置有第一阻流部，因而使得电解液在第一电解液导流槽内流动时会产生涡流、并延长了电解液的流动路径，从而增加了电解液与电极的接触时间、使电解液与电极的渗透更加充分、使二者反应更加充分，并且有效规划了电解液的流动路径能够有效避免流动死角，进而保证了双极板的导流可靠性、提高了液流电池的性能、延长了液流电池的使用寿命。同时，本发明中的双极板具有结构简单、制造成本低的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1示意性示出了本发明中的第一个优选实施方式中的液流电池的结构示意图；
[0019]图2示意性示出了图1中的双极板的结构示意图；
[0020]图3示意性示出了图1中的电极的结构示意图；
[0021]图4示意性示出了本发明中的第二个优选实施方式中双极板的本体第一表面的结构示意图；
[0022]图5示意性示出了图4中的双极板的本体第二表面的结构示意图；
[0023]图6示意性示出了本发明中的第三个优选实施方式中的液流电池的结构示意图；
[0024]图7示意性示出了图6中的双极板的结构示意图；以及
[0025]图8示意性示出了图6中的电极的结构示意图。
[0026]图中附图标记:10、本体；11、第一电解液导流槽；12、第一进液口 ；13、第一出液口 ；20、第一阻流部；30、挡块；31、电解液分配沟槽；40、电极；41、第二电解液导流槽；42、第二阻流部；50、离子交换膜；60、液流框。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0028]作为本发明的第一个方面，提供了一种双极板。如图1至图8所示，双极板包括本体10和第一阻流部20，本体10的本体第一表面具有第一电解液导流槽11 ;第一阻流部20设置在第一电解液导流槽11的槽壁上。由于本发明中的双极板的第一电解液导流槽11上设置有第一阻流部20，因而使得电解液在第一电解液导流槽11内流动时会产生涡流、并延长了电解液的流动路径，从而增加了电解液与电极40的接触时间、使电解液与电极40的渗透更加充分、使二者反应更加充分，并且有效规划了电解液的流动路径能够有效避免流动死角，进而保证了双极板的导流可靠性、提高了液流电池的性能、延长了液流电池的使用寿命。同时，本发明中的双极板具有结构简单、制造成本低的特点。
[0029]本发明中的双极板还包括挡块30，挡块30为多个，本体10还具有第一进液口 12和第一出液口 13，第一进液口 12与第一电解液导流槽11的第一端连通，多个挡块30中的一部分挡块30间隔排列设置在第一进液口 12与第一电解液导流槽11连通的开口处；第一出液口 13与第一电解液导流槽11的第二端连通，多个挡块30中的另一部分挡块30间隔排列设置在第一出液口 13与第一电解液导流槽11连通的开口处；相邻两个挡块30之间形成电解液分配沟槽31，第一进液口 12和第一出液口 13均通过电解液分配沟槽31与第一电解液导流槽11连通(请参考图2和图7)。由于通过挡块30形成电解液分配沟槽31，因而使得电解液流经电解液分配沟槽31能够较为均匀的进入第一电解液导流槽11，从而有效提高了电解液的流动均匀性、分布均一性，保证了液流电池的工作稳定性。
[0030]如图1至图5所示的优选实施方式中，第一电解液导流槽11为蛇形。由于蛇形流道具有较长的导流路径，因而增加了电解液在双极板内的流动时间，从而有效延长了电解液与电极的接触时间，进而提高了电解液与电极的渗透性。
[0031]在一个优选的实施方式中，蛇形的第一电解液导流槽11为多个。
[0032]如图6至图8所示的优选实施方式中，第一电解液导流槽11为多个，多个第一电解液导流槽11间隔平行排列设置，且每个第一电解液导流槽11的第一端和第二端均与电解液分配沟槽31连通。由于多个第一电解液导流槽11间隔平行排列设置，因而能够有效避免多个第一电解液导流槽11之间相互干扰，并且有效消除双极板表面的液流死角，保证电解液与电极能够充分接触并反应，从而提高了双极板的电解液导流面积。
[0033]优选地，第一电解液导流槽11的槽壁面为弧形面。由于第一电解液导流槽11的槽壁面为弧形面，因而有效消除了电解液流动死角，从而提高了电解液的传质效率。进一步地，第一电解液导流槽11的横截面为半圆形(请参考图2和图7)。
[0034]本发明中的第一阻流部20为设置在第一电解液导流槽11的槽壁上的凸块和/或凹部，凸块为多个，多个凸块沿第一电解液导流槽11的延伸方向间隔排列设置；凹部为多个，多个凹部沿第一电解液导流槽11的延伸方向间隔排列设置。不论是凸块还是凹部，当电解液流经该处时均会导致电解液产生涡流现象，延长了电解液在双极板内的滞留时间、使电解液更易于进入电极的内部。
[0035]优选地，第一阻流部20为多个凸块，且多个凸块交错设置在第一电解液导流槽11的槽壁上。当然，多个凸块可以沿一直线间隔排列设置。同样地，多个凹部沿一直线间隔排列设置，或者多个凹部相互交错设置。
[0036]如图5所不的优选实施方式中,双极板的本体10的本体第二表面具有第三电解液导流槽，双极板包括第三阻流部，第三阻流部设置在第三电解液导流槽的槽壁上。优选地，第三电解液导流槽的结构与上述第一电解液导流槽11的结构相类似。同样地，第三阻流部与上述第一阻流部20的结构相类似。
[0037]作为本发明的第二个方面，提供了一种液流电池。如图1和图6所示，液流电池包括电极40、离子交换膜50和双极板，双极板是上述的双极板，电极40设置在离子交换膜50与双极板之间，且双极板的本体第一表面朝向电极40所在一侧。本发明中的液流电池还包括液流框60，电极40的至少一部分嵌设在液流框60的电极40容纳开孔内。由于电解液在双极板的第一电解液导流槽11内流动时会产生涡流现象，因而延长了电解液的流动路径、增加了电解液在双极板内的滞留时间，从而延长了电解液与电极40的反应时间、使电解液与电极40的渗透更加充分，进而提高了液流电池的性能、延长了液流电池的使用寿命。
[0038]本发明中的电极40的朝向双极板所在一侧的表面为电极第一表面，电极第一表面具有第二电解液导流槽41和第二阻流部42，第二电解液导流槽41与双极板的第一电解液导流槽11之间形成电解液流道；第二阻流部42设置在第二电解液导流槽41的槽壁上。由于在电极40朝向双极板的一侧设置有第二电解液导流槽41，因而增加了电解液与电极40的接触面积和渗透面积，从而进一步提高了电极的反应可靠性。由于第二阻流部42设置在第二电解液导流槽41的槽壁上，因而进一步延长了电解液与电极的接触、渗透时间，从而保证了液流电池的系统能量效率和使用寿命。
[0039]如图1至图8所示的优选实施方式中，双极板的第一阻流部20为设置在第一电解液导流槽11的槽壁上的第一阻流凹部，电极40的第二阻流部42为设置在第二电解液导流槽41的槽壁上的第二阻流凹部，且第一阻流凹部与第二阻流凹部形成沿电解液流道的延伸方向设置的螺旋形阻流流道。由于第一阻流凹部与第二阻流凹部形成沿电解液流道的延伸方向设置的螺旋形阻流流道，因而在保证电解液产生涡流的情况下还可以顺畅的排放出去，并且增加了电解液与电极的接触面积、提高了扩散率和渗透率，同时增加了电解液在双极板和电极40内的滞留时间，从而提高了电极的反应效率。
[0040]本发明中的液流电池具有电解液渗透性好的特点，且能够有效降低电解液在液流电池中产生的液流压差、有效降低外部设备泵的功耗，有效避免因电解液流动死角而产生的电极衰减现象，从而保证了液流电池的性能和寿命。
[0041]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种双极板，其特征在于，包括: 本体(10)，所述本体(10)的本体第一表面具有第一电解液导流槽(11)； 第一阻流部(20)，所述第一阻流部(20)设置在所述第一电解液导流槽(11)的槽壁上。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板还包括挡块(30)，所述挡块(30)为多个，所述本体(10)还具有: 第一进液口(12)，所述第一进液口(12)与所述第一电解液导流槽(11)的第一端连通，所述多个挡块(30)中的一部分所述挡块(30)间隔排列设置在所述第一进液口(12)与所述第一电解液导流槽(11)连通的开口处； 第一出液口(13)，所述第一出液口(13)与所述第一电解液导流槽(11)的第二端连通，所述多个挡块(30)中的另一部分所述挡块(30)间隔排列设置在所述第一出液口(13)与所述第一电解液导流槽(11)连通的开口处； 相邻两个所述挡块(30)之间形成电解液分配沟槽(31)，所述第一进液口(12)和所述第一出液口(13)均通过所述电解液分配沟槽(31)与所述第一电解液导流槽(11)连通。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一电解液导流槽(11)为蛇形。
4.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一电解液导流槽(11)为多个，多个所述第一电解液导流槽(11)间隔平行排列设置，且每个所述第一电解液导流槽(11)的第一端和第二端均与所述电解液分配沟槽(31)连通。
5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一电解液导流槽(11)的槽壁面为弧形面。
6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一阻流部(20)为设置在所述第一电解液导流槽(11)的槽壁上的: 凸块，所述凸块为多个，多个所述凸块沿所述第一电解液导流槽(11)的延伸方向间隔排列设置；和/或 凹部，所述凹部为多个，多个所述凹部沿所述第一电解液导流槽(11)的延伸方向间隔排列设置。
7.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述第一阻流部(20)为多个所述凸块，且多个所述凸块交错设置在所述第一电解液导流槽(11)的槽壁上。
8.一种液流电池，包括电极(40)、离子交换膜(50)和双极板，其特征在于，所述双极板是权利要求1至5中任一项所述的双极板，所述电极(40)设置在所述离子交换膜(50)与所述双极板之间，且所述双极板的本体第一表面朝向所述电极(40)所在一侧。
9.根据权利要求8所述的液流电池，其特征在于，所述电极(40)的朝向所述双极板所在一侧的表面为电极第一表面，所述电极第一表面具有: 第二电解液导流槽(41)，所述第二电解液导流槽(41)与所述双极板的第一电解液导流槽(11)之间形成电解液流道； 第二阻流部(42)，所述第二阻流部(42)设置在所述第二电解液导流槽(41)的槽壁上。
10.根据权利要求9所述的液流电池，其特征在于，所述双极板的第一阻流部(20)为设置在所述第一电解液导流槽(11)的槽壁上的第一阻流凹部，所述电极(40)的所述第二阻流部(42)为设置在所述第二电解液导流槽(41)的槽壁上的第二阻流凹部，且所述第一阻流凹部与所述第二阻流凹部形成沿所述电解液流道的延伸方向设置的螺旋形阻流流道。
【文档编号】H01M8/18GK104393308SQ201410563490
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】殷聪, 宋亚婷, 汤浩 申请人:中国东方电气集团有限公司