双极板、氧化还原液流电池及用于制作双极板的方法与流程

本发明涉及一种用于诸如氧化还原液流电池的液流电池的双极板、使用该双极板的氧化还原液流电池以及用于制作双极板的方法。

背景技术：

液流电池的代表性示例为氧化还原液流电池(RF电池)。RF电池是通过使用正电极电解液中所包含的离子与负电极电解液中所包含的离子之间的氧化还原电势差来执行充电和放电的电池。

图5是图示使用钒离子作为正负电极活性材料的RF电池100的操作原理的示意图。如图5所示，RF电池100包括电池单元100C，其包括用膜101彼此分开的正电极单元102和负电极单元103，所述膜101允许氢离子(质子)渗透通过该膜。

正电极单元102在内部具有正电极104并且经由管道108和110而被连接至存储正电极电解液的正电极电解液箱106。同样地，负电极单元103在内部具有负电极105并且经由管道109和111而被连接至存储负电极电解液的负电极电解液箱107。泵112和113分别使得箱106和107中所存储的电解液于充电和放电期间在单元102和103中循环。

典型地，在称作电池堆200的结构之内形成电池单元100C，如图6的下部所示。如图6的上部所示，电池堆200具有通过堆叠多个电池单元100C所形成的结构，所述多个电池单元100C每个都包括一个堆叠在另一个上的并且由单元框架120夹着的正电极104、膜101以及负电极105，所述单元框架每个都由彼此集成的相框形状的框架体122以及双极板121构成。换言之，在相邻的单元框架120的双极板121之间形成一个电池单元100C，并且相邻的电池单元100C的正电极104(正电极单元102)以及负电极105(负电极单元103)被分别布设在插入其间的双极板121的前侧和后侧上。在该结构中，用密封结构127来密封电池框架120之间的间隙。

在电池堆200中，电解液通过形成于框架体122中的液体供给歧管123和124以及液体排放岐管125和126流入并且流出电池单元100C。正电极电解液从液体供给歧管123经由形成于框架体122的一侧(相对于图纸平面的前侧)上的沟槽而被供应至布设在双极板121的一侧上的正电极104。正电极电解液经由形成于框架体122的上部中的沟槽而被排放到液体排放岐管125内。同样地，负电极电解液从液体供给歧管124经由形成于框架体122的另一侧(相对于图纸平面的后侧)上的沟槽而被供应至布设在双极板121的另一侧上的负电极105。负电极电解液经由形成于框架体122的上部中的沟槽而被排放到液体排放岐管126内。

构成电池单元100C的电极104和105在许多情况下是由导电性多孔材料形成，这样作为液体的电解液的流动就不会阻碍电解液从液体供给侧流到液体排放侧。例如，使用碳毡或诸如此类(专利文献1)。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审专利申请公布No.2002-367659。

技术实现要素：

技术问题

近年来，人们期望一种有利于自然环境的能源系统并且提高诸如RF电池的液流电池的电池性能。例如，期望诸如RF电池的蓄电池达到更高的充电-放电效率以及更低的电池内阻。影响内阻的因素之一是电解液的流动的状态，例如，电解液的流动阻力。然而，在现有技术中，关于减小内阻而同时充分考虑到由于电解液的流动阻力所致的压力损失，尚未进行足够的研究。

本发明是在上述情况下而提出。本发明的目的之一是提供一种双极板，其能够减少液流电池中的电解液的压力损失。本发明的另一目的是提供一种氧化还原液流电池，其使用本发明的双极板。本发明的又一目的是提供一种用于制作双极板的高产的方法。

问题的解决方案

根据本发明的实施例的双极板是一种夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板，所述双极板包括其中提供具有正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的正电极侧表面以及其中提供具有负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的负电极侧表面。所述流动通道中的每个都包括所述电解液通过其流入所述电极的流入通道以及所述电解液通过其流出所述电极的流出通道。所述流入通道以及所述流出通道彼此不连通并且彼此独立。所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。

根据本发明的一个实施例的用于制作双极板的方法是一种用于制作夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板的方法，该方法包括基板制备步骤、区段制备步骤以及接合步骤。在所述基板制备步骤中，制备基板，所述基板由包含导电性分散材料以及基质树脂的材料形成。在所述区段制备步骤中，制备区段，所述区段是由所述材料形成并且具有特定横截面形状的长部件，并且形成所述电解液流经的沟槽部分。在所述接合步骤中，将所述区段以特定间隔接合至所述基板的两个表面，以便利用由所述基板以及所述区段限定的空间形成所述沟槽。在所述接合步骤中，将所述区段接合以便所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。

发明的有益效果

所述双极板能够减少液流电池中的电解液的压力损失。

根据用于制作双极板的方法，能够以高制作率制作能够减少液流电池中的电解液的压力损失的双极板。

附图说明

图1是根据实施例1的形成于双极板中的具有相对互相交错的(interdigitated)梳齿形状的流动通道的俯视示意图。

图2是根据实施例1的形成于双极板中的具有相对互相交错的梳齿形状的流动通道的剖视示意图。

图3是图示形成于实施例1的双极板中的沟槽的形状的示意图。

图4是示出形成于实施例2的双极板中的沟槽的形状的局部放大剖视示意图。

图5是示出氧化还原液流电池的原理的示意图。

图6是氧化还原液流电池中所包括的电池堆的示意图。

具体实施方式

[本发明的实施例的描述]

首先，以列举的形式对本发明的实施例的内容进行描述。

(1)根据实施例的双极板是一种夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板，所述双极板包括其中提供具有正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的正电极侧表面以及其中提供具有负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的负电极侧表面。所述流动通道中的每个都包括所述电解液通过其流入所述电极的流入通道以及所述电解液通过其流出所述电极的流出通道。流入通道以及流出通道彼此不连通并且彼此独立。沟槽每个都具有在沟槽之内的宽部，宽部的宽度大于沟槽的开口的宽度。

由于使用装配有包括沟槽的流动通道的双极板，与没有提供流动通道时相比，促进电解液的流动沿着流动通道流动并且能够控制在电极中流动的电解液的流动。由于对电解液的流动进行调节，能够减少电解液的压力损失。特别地，由于构成流动通道的沟槽每个都具有宽部，与不具有宽部而是具有相同的开口宽度的、具有恒定宽度的沟槽相比，电解液平稳地流动并且能够进一步减少电解液的压力损失。此外，由于宽部的存在能够确保电解液的流量，与具有在沟槽的开口的宽度相同并且沟槽的横截面积相同的前提下等宽的沟槽的双极板相比，能够减小具有宽部的沟槽的深度并且能够减小双极板的厚度，同时使电解液的流量基本上保持相同。由于双极板的厚度减小，能够降低液流电池的内阻。由于流动通道的流入通道以及流出通道彼此不连通并且彼此独立，电解液通过横穿流入通道与流出通道之间的部分而平稳地流经电极；因此，活化电极处的电池反应并且能够降低电池的内阻。

(2)根据实施例的双极板，例如，相邻沟槽的开口的侧边缘之间的沟槽间距离大于开口的宽度。

根据该特征，双极板与电极之间的接触面积增大，进一步活化在流入通道与流出通道之间的部分中的电极处的电池反应，并且更容易降低内阻。

(3)根据实施例的双极板，例如，沟槽每个都具有从开口朝沟槽的底部扩展的梯形的横截面形状。

由于沟槽的横截面形状是梯形，该形状简单并且能够容易形成沟槽。

(4)根据实施例的双极板，例如，沟槽每个都包括从开口朝沟槽的底部具有恒定宽度的窄部以及连接至该窄部并且下至底部具有恒定宽度的宽部。

因为沟槽由窄部和宽部构成，所以电解液流易于调节并且能够容易减少电解液的压力损失。例如，当窄部被形成于沟槽的开口附近并且具有特定宽度的宽部被形成于沟槽内部时，与具有相同的开口宽度以及恒定宽度的沟槽相比，沟槽的横截面积有所增大；因此，能够确保电解液的流量更大，并且易于减少压力损失。

(5)根据实施例的双极板，例如，当开口具有宽度x时，沟槽每个都具有等于或大于x²的10倍的横截面积。

由于沟槽的横截面积等于或大于x²的10倍，与开口的宽度与沟槽的深度相同的沟槽相比，能够确保足够的电解液的流量，由此能够进一步减少压力损失。

(6)根据实施例的双极板，例如，流入通道以及流出通道每个都具有梳齿形状的区域，并且流入通道以及流出通道被布置成使得所述梳齿形状的区域彼此相对以便互相交错。

由于流入通道以及流出通道被布置成使得梳齿形状的区域彼此相对以便互相交错，流入通道以及流出通道的梳齿形状的区域彼此平行对齐。作为结果，与当梳齿形状的区域没有互相交错时相比，通过横穿梳齿形状的区域之间的区域而流过电极的电解液的量进一步增加。因此，进一步活化电极处的电池反应，并且能够进一步降低电池的内阻。此外，电解液易于在电极中的任意位置上均匀地流动，能够易于在电极的宽广范围内均匀地进行电池反应，由此能够降低内阻。

(7)根据实施例的氧化还原液流电池，例如，包括以上实施例(1)至(6)中的任一实施例所述的双极板。

该实施例的氧化还原液流电池具有卓越的电池性能。这是因为，其装配所述实施例的双极板，这样就由于电极处的电池反应的活化而使电解液的压力损失减少并且使电池的内阻降低。

(8)根据实施例的用于制作双极板的方法是一种用于制作夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板的方法，该方法包括基板制备步骤、区段制备步骤以及接合步骤。在基板制备步骤中，制备基板，所述基板由包含导电性分散材料以及基质树脂的材料形成。在所述区段制备步骤中，制备区段，所述区段是由所述材料形成并且具有特定横截面形状的长部件，并且形成所述电解液流经的沟槽部分。在接合步骤中，将区段以特定间隔接合至基板的两个表面，以便利用由基板以及区段限定的空间形成沟槽。在接合步骤中，将区段接合以便沟槽每个都具有在沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于沟槽的开口的宽度。

根据用于制作双极板的方法，根据实施例的双极板能够易于制作，这是通过独立地制备基板和区段并且在将区段接合至基板以使由基板和区段限定的空间用作具有特定形状的沟槽。由于沟槽是通过将区段接合至基板而形成，因此能够制作具有复杂形状的沟槽。

[本发明的实施例的具体描述]

下面对本发明的实施例进行详述。应理解的是，本发明不限于这些说明性实施例，而由权利要求限定，并且旨在包括权利要求的范围及其等价的意义和范围内的全部修改和改变。

<实施例1>

在实施例1中，参照图1和2来描述氧化还原液流电池(在下文中被称作RF电池)中所使用的双极板1，所述氧化还原液流电池是液流电池的代表性示例。除双极板以外的结构能够与参照图5和6所描述的现有技术的RF电池100的那些结构相同，由此省略其具体描述。为方便起见，将图2中的双极板1图示成比正电极104和负电极105更厚。

<<双极板>>

双极板1是分开每个电池单元100C的隔板(参照图6)。相邻电池单元100C的正电极104和负电极105分别被布设于插入其间的双极板1的前侧和后侧上。

该实施例的双极板1的主要特征在于，正电极104侧的表面以及负电极105侧的表面中的每个都具有流动通道10，其包括多个正电极电解液或者负电极电解液流经的沟槽11。

[流动通道]

提供流动通道10，用以通过使用泵来调节每个电池单元100C内部的正电极104和负电极105中的电解液的流动。能够通过改变流动通道10的形状和尺寸等来调节电解液的流动。如图1所示，流动通道10包括电解液通过其流入电极的流入通道10i以及电解液通过其流出电极的流出通道10o。

流入通道10i被连接至液体供给歧管123(124)并且流出通道10o被连接至液体排放岐管125(126)。流入通道10i以及流出通道10o彼此不连通并且彼此独立。流动通道10是由下述的沟槽11形成。在以下描述中，首先描述流动通道10的形状，然后再描述构成流动通道10的沟槽11。

<流动通道的形状>

在图1所示的双极板1的流动通道10中，流入通道10i以及流出通道10o每个都具有梳齿形状的区域并且被布置成以互相交错的方式彼此相对，使得流动通道具有相对互相交错的梳齿形状。流入通道10i(流出通道10o)具有一个水平沟槽11x以及多个自水平沟槽11x延伸的垂直沟槽11y。水平沟槽11x被连接至液体供给歧管123和124(液体排放岐管125和126)并且垂直沟槽11y彼此平行对齐，以便流入通道10i与流出通道10o互相交错。

电解液的流动产生沿双极板1的流动通道10的流动(在图1中的实线箭头的方向上的流动)以及在宽度方向(图中的水平方向)上横穿流入通道10i与流出通道10o的垂直沟槽11y之间的部分(脊部)的流动(在图1和2中的虚线箭头的方向上的流动)。换言之，从流入通道10i所引入的电解液在电解液经由正电极104和负电极105流入流出通道10o时在电极处的脊部中引起电池反应。由于所引入的电解液因其横穿脊部而被排放，因此排放未经反应的电解液的量有所减少。

作为结果，RF电池的电流量增大并且RF电池的内阻能够降低。

当流入通道10i与流出通道10o的梳齿形状的区域的互相交错部分的长度长时，通过横穿脊部而流动的电解液的量预计将增加。该长度例如是双极板1的长度(附图的垂直方向上的长度)的80％或以上或者90％或以上。

互相交错的梳齿形状并不限于上述布置。例如，流入通道10i(流出通道10o)可以被布设于双极板1在图中的左侧(右侧)上并且可以包括一个在长度方向上延伸的垂直沟槽以及多个从垂直沟槽向图的右侧(左侧)延伸的水平沟槽。

另一个示例是非互相交错的梳齿形状。非互相交错的梳齿形状是其中流入通道10i与流出通道10o并未彼此交错的形状。例如，一个水平沟槽被布设于双极板的下侧(上侧)上并且多个垂直沟槽自水平沟槽在向上的方向(向下方向)上延伸，以使流入通道10i的垂直沟槽与流出通道10o的垂直沟槽对称布置于上部和下部中。根据非互相交错的梳齿形状，电解液在位于彼此垂直相邻的流动通道之间的脊部中的电极处引起电池反应。因此，排放未经反应的电解液的量有所减少并且RF电池的电流量预计将增加。

如以上示例所述的流动通道10中的每个都可以至少部分地包括间断。例如，图1中所示的垂直沟槽11y可以被形成为具有间断部分(非连续)。通过这种方式，在电解液流经电极时，电解液不仅在宽度方向上横穿脊部而且还在长度方向上横穿彼此分开的相邻垂直沟槽之间的脊部。因此，反应电流的量预计将增加。

<沟槽>

如图2和3中所示，沟槽11具有内部的宽度大于开口11a的宽度的横截面形状。在此，该形状是从开口11a朝底部11b扩展的梯形。如图3中所示，沟槽11包括作为最窄部分的开口11a处的窄部11n以及其宽度朝底部11b增大以至宽于窄部11n的宽部11m。在此，宽部11m的最宽处是底部11b。当沟槽11包括宽部11m时，促进电解液的流动并且能够进一步减少电解液的压力损失。沟槽11的横截面形状并不限于上述梯形，只要提供宽部11m即可。换言之，其中沟槽的侧表面或者底表面弯曲的大致梯形也被定义为梯形。例如，沟槽11的横截面形状可以是圆形、半圆形或者凸形，只要存在宽部11m即可。并非所有的沟槽11(流动通道10)都可以是具有宽部11m的沟槽11。例如，可以交替地布置恒定宽度的具有正方形或矩形的沟槽与具有宽部11m的沟槽11。

相邻沟槽11的开口11a的侧边缘之间的沟槽间距离11c(对应于上述脊部的宽度)优选长于两个相邻沟槽11中的至少一个的开口11a的宽度。当沟槽间距离11c大时，与电极的接触面积增大并且在脊部中的电极处的反应电流的量能够预计增加。因此，沟槽间距离11c优选为开口11a的宽度的三倍或以上，更优选为开口11a的宽度的七倍或以上。同时，如果沟槽间距离11c大，则在沟槽在双极板1中平行对齐的方向上的每单位长度中存在的沟槽11(流动通道10)的数目有所减少。因此，沟槽间距离11c优选为开口11a的宽度的30倍或以下，更优选为开口11a的宽度的20倍或以下。

现将参照图3来描述沟槽11的尺寸。沟槽11的深度例如为双极板1的厚度的10％或以上且45％或以下。当沟槽11在双极板1的两个表面上时，由于RF电池的结构，沟槽11优选被定位成在平面透视图中相互重叠(参照图2)。在该情况下，如果彼此相对的一对沟槽11之间的部分在双极板1的厚度方向上的厚度小，则机械强度可能不足。沟槽11的深度更优选为双极板1的厚度的10％或以上且35％或以下。沟槽11可以被定位成在双极板1的平面透视图中相互不重叠。

当双极板1的沟槽11的横截面积大时，流经沟槽11的电解液的压力损失能够预计减小。在双极板1中形成沟槽11的过程中，首先考虑具有易于形成的正方形状的沟槽11。例如，假设沟槽11(在图3中由p₁-p₂-r₂-r₁围绕的部分)具有横截面积d²的正方形状，其中开口11a的宽度等于沟槽11的深度(d)。则沟槽间距离11c等于相邻沟槽11的开口11a的侧边缘之间的距离p₂-p₁。另一方面，当沟槽间距离11c大时，双极板1与电极之间的接触面积增大并且在脊部中的电极中的反应电流的量能够预计增加。有鉴于此，下一步考虑增大沟槽间距离11c，以便增加电极中的反应电流。例如，当每个沟槽11的开口11a的宽度减小时，沟槽间距离11c等于相邻沟槽11的开口11a的侧边缘之间的距离q₂-q₁并且增加2×(距离q₂-p₂)。然而，由于开口11a的宽度减小，因此沟槽11的面积减少2×(由p₂-q₂-r₂围绕的部分的面积)。换言之，在该实施例中，在确定开口11a的宽度以及沟槽11的横截面积(宽部)时考虑到流经沟槽11的电解液的压力损失与电极中反应电流量之间的平衡。例如，假定开口11a具有宽度x，则宽部可以被确定成使得沟槽11的横截面积等于或大于x²的10倍或者x²的15倍。当宽部被确定成使得沟槽11的横截面积等于或小于x²的30倍或者x²的20倍时，双极板1的机械强度能够变得足够。开口11a的宽度例如为0.1mm或以上且1mm或以下，优选为0.1mm或以上且0.8mm或以下，更优选为0.1mm或以上且0.5mm或以下。

能够使用传递电流而非电解液的导电性材料作为用于双极板1的材料。更优选具有耐酸性以及适当刚度的这样的材料。这是因为，沟槽(流动通道)的横截面形状和尺寸并不容易改变并且流动通道的效果易于长期保持。这样的材料的示例包括含碳的导电性材料。其具体示例包括由石墨以及聚烯烃有机化合物或者氯化有机化合物形成的导电性塑料。还可以使用其中石墨部分被炭黑以及类金刚石碳中的至少一个取代的导电性塑料。聚烯烃有机化合物的示例包括聚乙烯、聚丙烯以及聚丁烯。氯化有机化合物的示例包括氯乙烯、聚氯乙烯以及氯化石蜡。当双极板是由这样的材料形成时，双极板的电阻能够有所减小并且耐酸性有所提高。

[用于制作双极板的方法]

根据实施例的用于制作双极板的方法包括下列基板制备步骤、区段制备步骤、接合步骤。下面逐一描述这些步骤。

<基板制备步骤>

制备由包含导电性分散材料以及基质树脂的材料(导电性复合塑料)所形成的基板。在此，制备平板形状的基板。导电性分散材料的示例包括诸如石墨、炭黑以及类金刚石碳的无机材料的粉末和纤维。适合作为导电性炭黑的材料的示例包括乙炔黑以及炉黑。其他示例包括诸如铝的金属的粉末和纤维。

基质树脂的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、氯乙烯、聚氯乙烯以及氯化石蜡。

<区段制备步骤>

制备区段，其是由上述材料形成的、具有特定横截面形状的长部件，并且其形成电解液流经的沟槽部分。在此，制备对应于图2中所示的彼此相邻的沟槽11之间的部分的、具有梯形横截面形状的区段。用于区段的材料优选与用于基板的材料相同；然而，例如，导电性分散材料或者基质树脂的类型可以改变以区分这些材料。例如，通过压实成型导电性分散材料以及热塑性树脂的粉状材料的混合物或者通过注射成型包含熔融的热塑性树脂以及导电性分散材料的液体材料，能够使区段形成所需的形状。

<接合步骤>

将区段以特定间隔接合至基板的两个表面，以便利用由基板和区段限定的空间形成沟槽11(参照图2)。在该步骤中，将区段接合至基板，以使待形成的每个沟槽11具有内部的宽部11m，其宽度大于开口11a的宽度。将具有梯形横截面的区段的上侧表面接合至基板的表面。当区段被接合至基板时，参照图2中所示的双极板1，基板用作介于基板的两个表面上所形成的沟槽11的相对底部11b之间的部分，并且区段用作介于相邻沟槽11之间的部分。因此，能够简单地制作配备有沟槽11的双极板2。

<<除双极板以外的RF电池的结构>>

在描述双极板1的过程中，曾提及，除双极板1以外，能够使用常规的部件作为RF电池100的结构(参照图5和6)。根据示例性实施例的RF电池包括电池单元以及单元框架，所述电池单元每个都包括在一个堆叠在另一个上的正电极、膜和负电极，所述单元框架每个都包括相框形状的框架体以及集成至该框架体的双极板，其中由单元框架夹着的电池单元被堆叠。使用根据上述实施例的包括沟槽11的双极板1作为所述双极板。换言之，一个电池单元被布设于相邻单元框架的双极板1之间，并且相邻电池单元的正电极以及负电极被分别布设在插入其间的双极板1的前侧和后侧上。

如图5所示，充当用于各个电极的活性材料的含钒离子的钒基电解液适合作为所述电解液。适当的电解液的其他示例包括其中铁(Fe)离子被用作正电极活性材料并且铬(Cr)离子被用作负电极活性材料的铁(Fe²⁺/Fe³⁺)-铬(Cr³⁺/Cr²⁺)基电解液，以及其中锰(Mn)离子被用作正电极活性材料并且钛(Ti)离子被用作负电极活性材料的锰(Mn²⁺/Mn²⁺)-钛(Ti⁴⁺/Ti³⁺)基电解液。

<实施例2>

现将参照图4来描述根据实施例2的双极板2。双极板2的基本机构与实施例1的双极板1相同，并且唯一的区别是沟槽11的形状(横截面形状)。在此，对这一区别进行描述并且省略对其他结构的描述。为方便起见，将图4中所示的双极板2图示成比正电极104和负电极105更厚。

沟槽11每个都具有从开口11a朝底部11b具有恒定宽度的窄部11n以及连接至该窄部11n并且下至底部11b具有恒定宽度的宽部11m。换言之，沟槽11具有凸形状。调节窄部11n与宽部11m的比例会促进对电解液流的控制并且有助于减少流经沟槽11的电解液的压力损失。窄部11n的深度例如为沟槽11的深度的20％或以上且50％或以下。当窄部11n的深度为沟槽11的深度的20％或以上时，能够确保开口11a附近的机械强度。当深度为50％或以下时，能够充分减少流经沟槽11的电解液的压力损失。窄部11n的深度优选为25％或以上且40％或以下。

实施例2的双极板2能够通过与实施例1中相同的制作方法(制备基板和区段并且再将区段接合至基板)来制作。在这样的情况下，可能有下列三种过程。第一种过程涉及制备平板形状的基板、对应于相邻沟槽11的宽部11m之间的区域的区段A以及对应于相邻沟槽11的窄部11n之间的区域的区段B，将区段A接合至基板上，并且再将区段B接合至区段A的与基板相反的表面上。区段A具有大致矩形的形状并且区段B具有宽度大于区段A的宽度并且厚度小于区段A的厚度的平板形状。当区段B被接合至区段A上时，产生T形的横截面。在该过程中，大致矩形的区段A的表面被接合至基板的表面，并且平板形状的区段B的表面被接合至区段A的与前述表面相反的表面上。第二种过程涉及制备平板形状的基板以及具有T形横截面形状的区段C，其中将区段A和区段B集成，并且再将区段C接合至基板上。在该过程中，将具有T形横截面形状的区段C的较窄部分(对应于区段A的部分)接合至基板的表面上。第三种过程涉及制备具有通过压制成形所形成的对应于区段A以及区段B的部分的基板，并且将区段B接合至基板上。在该过程中，以正交方式将平板形状的区段B的表面接合至基板的凸出部分。采用所有这些过程，都能够通过以特定间隔将区段接合至基板上来制作具有沟槽11的双极板2。

<分析示例1>

在分析示例1中，假定具有互相交错的梳齿形状的通道的带双极板的RF电池的四个模型来进行流体模拟，以便确定RF电池的压力损失。在该分析示例中，使用具有通过由配备由双极板的单元框架夹着包括正电极/膜/负电极堆叠的电池单元形成的单个单元结构的RF电池。下面来描述具有不同沟槽形状的四个模型的细节。

[模型1]

·双极板

长度：31.5(mm)，宽度：28.9(mm)，厚度：3.0(mm)

通道形状：相对互相交错的梳齿形状

通道(垂直沟槽)的数目：6个流入通道以及6个流出通道

通道(垂直沟槽)长度：26.2(mm)

通道(水平沟槽)长度：28.9(mm)

沟槽的横截面形状：燕尾沟槽(参照图2和3)

沟槽的开口的宽度：0.3(mm)

沟槽的底部的宽度：1.3(mm)

沟槽的深度：1.3(mm)

沟槽间距离：2.3(mm)

仅为在宽度方向上的两端处的沟槽，具有0.3(mm)的开口宽度、0.8(mm)的底部宽度以及1.3(mm)的深度，并且具有其中从开口向底部延伸的侧之一与底部的侧形成直角(图中未示出)的直角梯形的形状。

·电极

长度：31.5(mm)，宽度：28.9(mm)，厚度：0.4(mm)

·电解液

硫酸矾水溶液(V浓度：1.7mol/L，硫酸浓度：4.3mol/L)

充电状态：50％

入口处的电解液流量：5.4(ml/min)

出口处的电解液流量：自由流动

流动模型：层流模型

[模型2]

·双极板

长度：31.5(mm)，宽度：28.9(mm)，厚度：3.0(mm)

通道形状：相对互相交错的梳齿形状

通道(垂直沟槽)的数目：6个流入通道以及6个流出通道

通道(垂直沟槽)长度：26.2(mm)

通道(水平沟槽)长度：28.9(mm)

沟槽的横截面形状：由窄部和宽度构成的凸形状(参照图4)

沟槽的开口的宽度(窄部的宽度)：0.3(mm)

沟槽的底部的宽度(宽部的宽度)：1.3(mm)

沟槽的深度：1.3(mm)

窄部的高度：0.3(mm)，宽部的高度：1.0(mm)

沟槽间距离：2.3(mm)

仅为在宽度方向上的两端处的沟槽，具有0.3(mm)的开口宽度、0.8(mm)的底部宽度、1.3(mm)的深度、0.3(mm)的窄部高度以及1.0(mm)的宽部高度，并且具有使得当将两端处的两个沟槽放在一起时形成凸形状(图中未示出)的形状。

·电极和电解液：与模型1相同

[模型3]

·双极板

长度：31.5(mm)，宽度：28.9(mm)，厚度：3.0(mm)

通道形状：相对互相交错的梳齿形状

通道(垂直沟槽)的数目：6个流入通道以及6个流出通道

通道(垂直沟槽)长度：26.2(mm)

通道(水平沟槽)长度：28.9(mm)

沟槽的横截面形状：正方形

沟槽的开口(底部)的宽度：0.3(mm)

沟槽的深度：0.3(mm)

沟槽间距离：2.3(mm)

·电极和电解液：与模型1相同

[模型4]

·双极板

长度：31.5(mm)，宽度：28.9(mm)，厚度：3.0(mm)

通道形状：相对互相交错的梳齿形状

通道(垂直沟槽)的数目：6个流入通道以及6个流出通道

通道(垂直沟槽)的长度：26.2(mm)

通道(水平沟槽)的长度：28.9(mm)

沟槽的横截面形状：正方形

沟槽的开口(底部)的宽度：1.3(mm)

沟槽的深度：1.3(mm)

沟槽间距离：1.3(mm)

仅为在宽度方向上的两端处的沟槽，具有0.8(mm)的开口、0.8(mm)的底部宽度以及1.3(mm)的深度的长方形状。

·电极和电解液：与模型1相同

从电极内的压力分布所获得的四个模型的压力损失如下：模型1：118Pa；模型2：100Pa；模型3：2kPa；以及模型4：62Pa。对具有小开口宽度的模型1、2和3的比较示出，尽管开口宽度小，但由于在内部设置宽度大于沟槽的开口宽度的部分，仍能显著减少压力损失。对具有小沟槽宽度的模型1和2与其沟槽在开口处具有大宽度以及正方的横截面形状的模型4的比较示出模型1和2在压力损失方面具有适度的增加，但压力损失的这一水平是可以接受的。

<实验示例1>

在实验示例中，根据分析示例1中所使用的RF电池的四个模型实际制作电池单元并且研究RF电池的内阻。在实验示例1中，RF电池具有如分析示例1中所述的单个单元结构并且由此RF电池的内阻等于单元的电阻率。因此，将RF电池的内阻描述为单元电阻率。除分析示例1中所述的条件以外的测试条件如下。

(测试条件)

·双极板

通过使用80％的石墨以及20％的聚丙烯作为基质树脂的粉末压实来制备的双极板

·电极

碳电极(由SGL Carbon Japan Co.,Ltd.制作的GDL10AA)

·膜

由Du Pont Kabushiki Kaisha生成的Nafion 212

RF电池的单元电阻率由公式(V₁-V₀)/0.9获得，其中V₀是在与分析示例1中的模拟的那些条件相同的条件下馈送电解液时的开路电压，并且V₁是馈送0.9A充电电流的20秒之后的单元电压。

四个模型的单元电阻率如下：模型1：0.86Ω·cm²，模型2：0.86Ω·cm²，模型3：0.90Ω·cm²，模型4：0.98Ω·cm²。这些结果显示，当沟槽间距离大于开口的宽度时，单元电阻率能够减低。虽然沟槽间距离大于开口的宽度，模型3却具有高的单元电阻率。这大概是因为，沟槽具有很小的横截面积，这使得电解液分布不均匀并且使得电池反应的位置局部化，因此单元电阻率增大。

工业适用性

根据本发明的双极板适于用作诸如氧化还原液流电池的液流电池的双极板。根据本发明的氧化还原液流电池适于用作针对负载均衡的电池或者用作针对瞬时压降和电源故障的电池。

附图标记列表

100 氧化还原液流电池(RF电池)

100C 电池单元

101 膜，102正电极单元，103负电极单元

104 正电极，105负电极

106 正电极电解液箱，107负电极电解液箱

108-111 管道

112、113 泵

200 电池堆

120 单元框架，121双极板，122 框架体

123、124 液体供给歧管，125、126 液体排放岐管

127 密封结构

1、2 双极板

10 流动通道，10i 流入通道，10o 流出通道

11 沟槽，11x 水平沟槽，11y 垂直沟槽

11a 开口，11b 底部，11c 沟槽间距离

11m 宽部，11n 窄部