隔膜固定装置和液流电池电堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液流电池领域，具体而言，涉及隔膜固定装置和液流电池电堆。
【背景技术】
[0002]液流电池是一种新的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广、循环使用寿命长的特点，是目前的一种新能源产品。其中，隔膜，即离子交换膜是液流电池的重要组成部分，要求具备高离子选择性、高离子传导率及良好的化学稳定性。
[0003]由于在组装液流电池电堆时需要将隔膜的位置固定，因此在隔膜上设置有用于使电解液通过的通孔，在液流电池电堆反复拆卸过程中及电解液流动过程中，会对隔膜的通孔造成一定程度的损坏，从而破坏隔膜的性能，此时必须更换隔膜，而隔膜的成本很高，隔膜更换会提高液流电池电堆的成本，同时会造成资源的浪费。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种隔膜固定装置和液流电池电堆，使上述问题得到改善。
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]一种隔膜固定装置，包括:
[0007]固定边框，所述固定边框为框架结构，所述固定边框的四周设置有至少两个第一通孔；
[0008]隔膜，所述隔膜为离子交换膜，所述隔膜设置在所述固定边框的内部，所述隔膜的边缘与所述固定边框固定，所述第一通孔的圆心到所述隔膜的边缘的距离小于或等于所述第一通孔的半径。
[0009]固定边框用于使隔膜固定，框架结构的固定边框仅仅与隔膜的边缘固定，既可以确保液流电池电堆组装完毕后结构的稳定，又不影响隔膜的正常作用面积，使离子可以顺利透过隔膜，第一通孔用于使电解液通过，使用螺栓将固定边框与其他结构连接固定；第一通孔的圆心到隔膜的边缘的距离小于或等于第一通孔的半径是指隔膜边缘上的各点与第一通孔的圆心之间的距离，此时隔膜位于第一通孔的外部，即电解液通过第一通孔时不会与隔膜接触，从而不会对隔膜造成破坏，液流电池电堆拆卸过程中隔膜也不容易被破坏。固定边框的质地较硬，第一通孔不容易损坏，有效延长部件的使用寿命；并且，即使第一通孔损坏导致固定边框失效，只需要将隔膜从固定边框上取下并安装到一个新的固定边框上即可继续使用，隔膜的寿命大幅度延长，而固定边框的造价较低，降低液流电池电堆的成本，节约资源。此外，由于隔膜的外部增设了固定边框，致使隔膜的面积可以缩小，降低液流电池电堆的制作成本。
[0010]进一步地，所述固定边框为板状，所述第一通孔贯穿所述固定边框，所述固定边框的内部设置有环状的台阶，所述隔膜的一侧四周与所述台阶贴合。
[0011]板状的固定边框与其他结构接触时可以更加紧密地贴合，台阶呈环状，可以看作在固定边框的中间部分设置有阶梯孔，阶梯孔可以为任意形状，如圆形、矩形，优选为矩形；隔膜的一侧四周与台阶贴合并固定，可以增大二者的接触固定面积，不容易分离，确保正常使用时结构的稳定性，并且可以将隔膜嵌入到固定边框内，固定边框和其他结构之间可以紧密贴合，不容易出现缝隙。
[0012]进一步地，所述隔膜的厚度小于所述台阶的高度，所述台阶处设置有固定圈，所述固定圈为框架状，所述固定圈与所述隔膜的远离所述台阶的一侧贴合，所述固定圈与所述台阶卡合，所述固定圈的远离所述隔膜的一侧与所述固定边框的侧面位于同一平面内。
[0013]隔膜与固定边框的固定方式多种多样，既可以通过粘接，也可以采用其他方式。隔膜贴合在台阶上后，使用固定圈固定，固定圈和台阶共同作用将隔膜的边缘压紧固定，固定方式非常简单，并且需要更换固定边框时，直接将固定圈和固定边框分离并取下隔膜即可，减少因粘接等对隔膜的损伤或隔膜难以取下，延长隔膜的使用寿命、提高隔膜的更换及安装效率。
[0014]进一步地，所述固定边框为矩形，所述第一通孔为四个且分别设置在所述固定边框的四个角。
[0015]四个第一通孔内均可以使电解液通过，固定边框的四个角均被固定，液流电池电堆的结构更加稳定，可以选择适当的第一通孔使电解液通过，电解液的流通更加顺畅，相邻的结构之间不容易出现缝隙。
[0016]进一步地，所述固定边框为塑料边框。
[0017]塑料边框的硬度较高，不容易被破坏，可以延长使用寿命，并且使得固定边框的质量较轻；塑料边框的制作方便、成本较低，即使出现损坏，更换也非常简单方便、节约成本。
[0018]一种液流电池电堆，包括:
[0019]液流电池用双极板，所述双极板设置有导流边框和导电板，所述导流边框为框架结构，所述导电板设置在所述导流边框内，所述导电板的厚度小于所述导流边框的厚度，所述导流边框的相对的两端均设置有导流通道，所述导流边框的四周设置有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔对应，所述导流通道均通过流道口与所述导电板连通；
[0020]上述的隔膜固定装置，所述双极板与所述隔膜固定装置交替设置形成电堆组件；
[0021]两个端板，两个所述端板分别设置在所述电堆组件的两端，两个所述端板之间通过螺栓固定连接。
[0022]双极板是液流电池的一个核心部件，由极场和流场组成，因为在液流电池电堆中，互相邻接的电池单体需要共享电极板分别作为两个相邻电池单体的阳极和阴极，故此电极板通常称为双极板。导流边框用于固定双极板并提供导流通道，使电解液可以通过导流通道由导流边框顶端的流道口进入导电板与导流边框形成的腔体，并从导流边框的底端的流道口及导流通道流出；导电板的厚度小于导流边框的厚度是为了确保导流边框的两侧被导电板和隔膜封闭后会形成腔体，便于电解液流过。第二通孔用于使电解液流过并到达导流通道内，螺栓将端板、双极板和隔膜固定装置固定，使液流电池电堆可以正常工作。
[0023]进一步地，所述导电板和所述导流框架形成腔体，所述导流通道横向设置在所述腔体的顶端和底端，所述腔体的顶端和底端均设置有多个所述流道口，所述导流通道通过所述流道口与所述腔体连通。
[0024]腔体的一侧被隔膜封闭后形成相对密封的结构，供电解液通过，导流通道横向设置并通过多个流道口使电解液进入腔体内，导流口为多个并分布在导电板的顶部及底部，可以使电解液充满腔体，进出更加流畅。
[0025]进一步地，所述导流通道设置有主通道和辅助通道，所述主通道与所述辅助通道并排设置，所述主通道通过所述流道口与所述腔体连通，所述辅助通道的一端与所述主通道的一端连通。
[0026]辅助通道可以延长导流通道的长度，使电解液在双极板中停留的时间更长，反应更加充分，提高液流电池电堆的能量利用效率。
[0027]进一步地，所述导电板由有机高分子复合导电材料制成。
[0028]有机高分子复合导电材料如碳/碳复合材料制成的导电板具有高导电率、高热导率、质量轻、耐高温、强度高、化学稳定性强等优点，使得双极板的性能更好。
[0029]进一步地，所述导流边框和所述导电板之间采用粘接或高温注塑或常温浇注固定连接。
[0030]目前，国内外液流电池用的双极板主要是通过密封圈压紧的方式将导流边框和导电板两种组件组装而成，这种方法的密封可靠性较差，导流边框和导电板的结合处容易出现串液、漏液等情况，严重制约液流电池电堆的使用寿命。而粘接、高温注塑和常温浇注均可以使导流边框和导电板之间形成一体结构，二者之间的连接更加牢固，可以有效减少上述问题的发生，双极板的可靠性更高、使用寿命更长，并且双极板的安装、维护方便，应用前