雙極板和液流電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙極板和液流電池。雙極板包括：本體，本體的本體第一表面具有第一電解液導(dǎo)流槽；第一阻流部，第一阻流部設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。由于本發(fā)明中的雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽上設(shè)置有第一阻流部，因而使得電解液在第一電解液導(dǎo)流槽內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流、并延長(zhǎng)了電解液的流動(dòng)路徑，從而增加了電解液與電極的接觸時(shí)間、使電解液與電極的滲透更加充分、使二者反應(yīng)更加充分，并且有效規(guī)劃了電解液的流動(dòng)路徑能夠有效避免流動(dòng)死角，進(jìn)而保證了雙極板的導(dǎo)流可靠性、提高了液流電池的性能、延長(zhǎng)了液流電池的使用壽命。
【專利說(shuō)明】雙極板和液流電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液流電池【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種雙極板和液流電池。

【背景技術(shù)】
[0002]液流電池工作過(guò)程中，電解液在電極內(nèi)部流動(dòng)。電極作為輸送活性反應(yīng)物質(zhì)并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的載體，具有充放電的能力。
[0003]由于電極是發(fā)生充放電反應(yīng)的場(chǎng)所，因而電解液與電極的反應(yīng)是否充分、電解液在電極中滲透是否充分等因素，決定了液流電池的性能好壞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的電解液需要流經(jīng)雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽，由于第一電解液導(dǎo)流槽的表面光滑、因而電解液采用層流的方式流經(jīng)第一電解液導(dǎo)流槽，從而造成電解液還未與電極充分反應(yīng)就被排出，進(jìn)而造成電解液與電極滲透不充分、反應(yīng)不充分、易存在電解液流動(dòng)死角等問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響了液流電池的性能和使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種雙極板和液流電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電解液在雙極板內(nèi)層流時(shí)導(dǎo)致電解液不能與電極充分滲透、反應(yīng)的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙極板，包括:本體，本體的本體第一表面具有第一電解液導(dǎo)流槽；第一阻流部，第一阻流部設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。
[0007]進(jìn)一步地,雙極板還包括擋塊,擋塊為多個(gè),本體還具有:第一進(jìn)液口，第一進(jìn)液口與第一電解液導(dǎo)流槽的第一端連通，多個(gè)擋塊中的一部分擋塊間隔排列設(shè)置在第一進(jìn)液口與第一電解液導(dǎo)流槽連通的開(kāi)口處；第一出液口，第一出液口與第一電解液導(dǎo)流槽的第二端連通，多個(gè)擋塊中的另一部分擋塊間隔排列設(shè)置在第一出液口與第一電解液導(dǎo)流槽連通的開(kāi)口處；相鄰兩個(gè)擋塊之間形成電解液分配溝槽，第一進(jìn)液口和第一出液口均通過(guò)電解液分配溝槽與第一電解液導(dǎo)流槽連通。
[0008]進(jìn)一步地，第一電解液導(dǎo)流槽為蛇形。
[0009]進(jìn)一步地，第一電解液導(dǎo)流槽為多個(gè)，多個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽間隔平行排列設(shè)置，且每個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽的第一端和第二端均與電解液分配溝槽連通。
[0010]進(jìn)一步地，第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁面為弧形面。
[0011]進(jìn)一步地，第一阻流部為設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上的:凸塊，凸塊為多個(gè)，多個(gè)凸塊沿第一電解液導(dǎo)流槽的延伸方向間隔排列設(shè)置；和/或凹部，凹部為多個(gè)，多個(gè)凹部沿第一電解液導(dǎo)流槽的延伸方向間隔排列設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，第一阻流部為多個(gè)凸塊，且多個(gè)凸塊交錯(cuò)設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種液流電池，包括電極、離子交換膜和雙極板，雙極板是上述的雙極板，電極設(shè)置在離子交換膜與雙極板之間，且雙極板的本體第一表面朝向電極所在一側(cè)。
[0014]進(jìn)一步地，電極的朝向雙極板所在一側(cè)的表面為電極第一表面，電極第一表面具有:第二電解液導(dǎo)流槽，第二電解液導(dǎo)流槽與雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽之間形成電解液流道；第二阻流部，第二阻流部設(shè)置在第二電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。
[0015]進(jìn)一步地，雙極板的第一阻流部為設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上的第一阻流凹部，電極的第二阻流部為設(shè)置在第二電解液導(dǎo)流槽的槽壁上的第二阻流凹部，且第一阻流凹部與第二阻流凹部形成沿電解液流道的延伸方向設(shè)置的螺旋形阻流流道。
[0016]本發(fā)明中的本體的本體第一表面具有第一電解液導(dǎo)流槽，第一阻流部設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。由于本發(fā)明中的雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽上設(shè)置有第一阻流部，因而使得電解液在第一電解液導(dǎo)流槽內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流、并延長(zhǎng)了電解液的流動(dòng)路徑，從而增加了電解液與電極的接觸時(shí)間、使電解液與電極的滲透更加充分、使二者反應(yīng)更加充分，并且有效規(guī)劃了電解液的流動(dòng)路徑能夠有效避免流動(dòng)死角，進(jìn)而保證了雙極板的導(dǎo)流可靠性、提高了液流電池的性能、延長(zhǎng)了液流電池的使用壽命。同時(shí)，本發(fā)明中的雙極板具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1示意性示出了本發(fā)明中的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2示意性示出了圖1中的雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3示意性示出了圖1中的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4示意性示出了本發(fā)明中的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中雙極板的本體第一表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5示意性示出了圖4中的雙極板的本體第二表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6示意性示出了本發(fā)明中的第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7示意性示出了圖6中的雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖8示意性示出了圖6中的電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中附圖標(biāo)記:10、本體；11、第一電解液導(dǎo)流槽；12、第一進(jìn)液口 ；13、第一出液口 ；20、第一阻流部；30、擋塊；31、電解液分配溝槽；40、電極；41、第二電解液導(dǎo)流槽；42、第二阻流部；50、離子交換膜；60、液流框。

【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0028]作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種雙極板。如圖1至圖8所示，雙極板包括本體10和第一阻流部20，本體10的本體第一表面具有第一電解液導(dǎo)流槽11 ;第一阻流部20設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁上。由于本發(fā)明中的雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽11上設(shè)置有第一阻流部20，因而使得電解液在第一電解液導(dǎo)流槽11內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流、并延長(zhǎng)了電解液的流動(dòng)路徑，從而增加了電解液與電極40的接觸時(shí)間、使電解液與電極40的滲透更加充分、使二者反應(yīng)更加充分，并且有效規(guī)劃了電解液的流動(dòng)路徑能夠有效避免流動(dòng)死角，進(jìn)而保證了雙極板的導(dǎo)流可靠性、提高了液流電池的性能、延長(zhǎng)了液流電池的使用壽命。同時(shí)，本發(fā)明中的雙極板具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明中的雙極板還包括擋塊30，擋塊30為多個(gè)，本體10還具有第一進(jìn)液口 12和第一出液口 13，第一進(jìn)液口 12與第一電解液導(dǎo)流槽11的第一端連通，多個(gè)擋塊30中的一部分擋塊30間隔排列設(shè)置在第一進(jìn)液口 12與第一電解液導(dǎo)流槽11連通的開(kāi)口處；第一出液口 13與第一電解液導(dǎo)流槽11的第二端連通，多個(gè)擋塊30中的另一部分擋塊30間隔排列設(shè)置在第一出液口 13與第一電解液導(dǎo)流槽11連通的開(kāi)口處；相鄰兩個(gè)擋塊30之間形成電解液分配溝槽31，第一進(jìn)液口 12和第一出液口 13均通過(guò)電解液分配溝槽31與第一電解液導(dǎo)流槽11連通(請(qǐng)參考圖2和圖7)。由于通過(guò)擋塊30形成電解液分配溝槽31，因而使得電解液流經(jīng)電解液分配溝槽31能夠較為均勻的進(jìn)入第一電解液導(dǎo)流槽11，從而有效提高了電解液的流動(dòng)均勻性、分布均一性，保證了液流電池的工作穩(wěn)定性。
[0030]如圖1至圖5所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，第一電解液導(dǎo)流槽11為蛇形。由于蛇形流道具有較長(zhǎng)的導(dǎo)流路徑，因而增加了電解液在雙極板內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間，從而有效延長(zhǎng)了電解液與電極的接觸時(shí)間，進(jìn)而提高了電解液與電極的滲透性。
[0031]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，蛇形的第一電解液導(dǎo)流槽11為多個(gè)。
[0032]如圖6至圖8所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，第一電解液導(dǎo)流槽11為多個(gè)，多個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽11間隔平行排列設(shè)置，且每個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽11的第一端和第二端均與電解液分配溝槽31連通。由于多個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽11間隔平行排列設(shè)置，因而能夠有效避免多個(gè)第一電解液導(dǎo)流槽11之間相互干擾，并且有效消除雙極板表面的液流死角，保證電解液與電極能夠充分接觸并反應(yīng)，從而提高了雙極板的電解液導(dǎo)流面積。
[0033]優(yōu)選地，第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁面為弧形面。由于第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁面為弧形面，因而有效消除了電解液流動(dòng)死角，從而提高了電解液的傳質(zhì)效率。進(jìn)一步地，第一電解液導(dǎo)流槽11的橫截面為半圓形(請(qǐng)參考圖2和圖7)。
[0034]本發(fā)明中的第一阻流部20為設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁上的凸塊和/或凹部，凸塊為多個(gè)，多個(gè)凸塊沿第一電解液導(dǎo)流槽11的延伸方向間隔排列設(shè)置；凹部為多個(gè)，多個(gè)凹部沿第一電解液導(dǎo)流槽11的延伸方向間隔排列設(shè)置。不論是凸塊還是凹部，當(dāng)電解液流經(jīng)該處時(shí)均會(huì)導(dǎo)致電解液產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，延長(zhǎng)了電解液在雙極板內(nèi)的滯留時(shí)間、使電解液更易于進(jìn)入電極的內(nèi)部。
[0035]優(yōu)選地，第一阻流部20為多個(gè)凸塊，且多個(gè)凸塊交錯(cuò)設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁上。當(dāng)然，多個(gè)凸塊可以沿一直線間隔排列設(shè)置。同樣地，多個(gè)凹部沿一直線間隔排列設(shè)置，或者多個(gè)凹部相互交錯(cuò)設(shè)置。
[0036]如圖5所不的優(yōu)選實(shí)施方式中,雙極板的本體10的本體第二表面具有第三電解液導(dǎo)流槽，雙極板包括第三阻流部，第三阻流部設(shè)置在第三電解液導(dǎo)流槽的槽壁上。優(yōu)選地，第三電解液導(dǎo)流槽的結(jié)構(gòu)與上述第一電解液導(dǎo)流槽11的結(jié)構(gòu)相類似。同樣地，第三阻流部與上述第一阻流部20的結(jié)構(gòu)相類似。
[0037]作為本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種液流電池。如圖1和圖6所示，液流電池包括電極40、離子交換膜50和雙極板，雙極板是上述的雙極板，電極40設(shè)置在離子交換膜50與雙極板之間，且雙極板的本體第一表面朝向電極40所在一側(cè)。本發(fā)明中的液流電池還包括液流框60，電極40的至少一部分嵌設(shè)在液流框60的電極40容納開(kāi)孔內(nèi)。由于電解液在雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽11內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，因而延長(zhǎng)了電解液的流動(dòng)路徑、增加了電解液在雙極板內(nèi)的滯留時(shí)間，從而延長(zhǎng)了電解液與電極40的反應(yīng)時(shí)間、使電解液與電極40的滲透更加充分，進(jìn)而提高了液流電池的性能、延長(zhǎng)了液流電池的使用壽命。
[0038]本發(fā)明中的電極40的朝向雙極板所在一側(cè)的表面為電極第一表面，電極第一表面具有第二電解液導(dǎo)流槽41和第二阻流部42，第二電解液導(dǎo)流槽41與雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽11之間形成電解液流道；第二阻流部42設(shè)置在第二電解液導(dǎo)流槽41的槽壁上。由于在電極40朝向雙極板的一側(cè)設(shè)置有第二電解液導(dǎo)流槽41，因而增加了電解液與電極40的接觸面積和滲透面積，從而進(jìn)一步提高了電極的反應(yīng)可靠性。由于第二阻流部42設(shè)置在第二電解液導(dǎo)流槽41的槽壁上，因而進(jìn)一步延長(zhǎng)了電解液與電極的接觸、滲透時(shí)間，從而保證了液流電池的系統(tǒng)能量效率和使用壽命。
[0039]如圖1至圖8所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，雙極板的第一阻流部20為設(shè)置在第一電解液導(dǎo)流槽11的槽壁上的第一阻流凹部，電極40的第二阻流部42為設(shè)置在第二電解液導(dǎo)流槽41的槽壁上的第二阻流凹部，且第一阻流凹部與第二阻流凹部形成沿電解液流道的延伸方向設(shè)置的螺旋形阻流流道。由于第一阻流凹部與第二阻流凹部形成沿電解液流道的延伸方向設(shè)置的螺旋形阻流流道，因而在保證電解液產(chǎn)生渦流的情況下還可以順暢的排放出去，并且增加了電解液與電極的接觸面積、提高了擴(kuò)散率和滲透率，同時(shí)增加了電解液在雙極板和電極40內(nèi)的滯留時(shí)間，從而提高了電極的反應(yīng)效率。
[0040]本發(fā)明中的液流電池具有電解液滲透性好的特點(diǎn)，且能夠有效降低電解液在液流電池中產(chǎn)生的液流壓差、有效降低外部設(shè)備泵的功耗，有效避免因電解液流動(dòng)死角而產(chǎn)生的電極衰減現(xiàn)象，從而保證了液流電池的性能和壽命。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極板，其特征在于，包括: 本體(10)，所述本體(10)的本體第一表面具有第一電解液導(dǎo)流槽(11)； 第一阻流部(20)，所述第一阻流部(20)設(shè)置在所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的槽壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于，所述雙極板還包括擋塊(30)，所述擋塊(30)為多個(gè)，所述本體(10)還具有: 第一進(jìn)液口(12)，所述第一進(jìn)液口(12)與所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的第一端連通，所述多個(gè)擋塊(30)中的一部分所述擋塊(30)間隔排列設(shè)置在所述第一進(jìn)液口(12)與所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)連通的開(kāi)口處； 第一出液口(13)，所述第一出液口(13)與所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的第二端連通，所述多個(gè)擋塊(30)中的另一部分所述擋塊(30)間隔排列設(shè)置在所述第一出液口(13)與所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)連通的開(kāi)口處； 相鄰兩個(gè)所述擋塊(30)之間形成電解液分配溝槽(31)，所述第一進(jìn)液口(12)和所述第一出液口(13)均通過(guò)所述電解液分配溝槽(31)與所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極板，其特征在于，所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)為蛇形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極板，其特征在于，所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)為多個(gè)，多個(gè)所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)間隔平行排列設(shè)置，且每個(gè)所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的第一端和第二端均與所述電解液分配溝槽(31)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于，所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的槽壁面為弧形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于，所述第一阻流部(20)為設(shè)置在所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的槽壁上的: 凸塊，所述凸塊為多個(gè)，多個(gè)所述凸塊沿所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的延伸方向間隔排列設(shè)置；和/或 凹部，所述凹部為多個(gè)，多個(gè)所述凹部沿所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的延伸方向間隔排列設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極板，其特征在于，所述第一阻流部(20)為多個(gè)所述凸塊，且多個(gè)所述凸塊交錯(cuò)設(shè)置在所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的槽壁上。
8.一種液流電池，包括電極(40)、離子交換膜(50)和雙極板，其特征在于，所述雙極板是權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的雙極板，所述電極(40)設(shè)置在所述離子交換膜(50)與所述雙極板之間，且所述雙極板的本體第一表面朝向所述電極(40)所在一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液流電池，其特征在于，所述電極(40)的朝向所述雙極板所在一側(cè)的表面為電極第一表面，所述電極第一表面具有: 第二電解液導(dǎo)流槽(41)，所述第二電解液導(dǎo)流槽(41)與所述雙極板的第一電解液導(dǎo)流槽(11)之間形成電解液流道； 第二阻流部(42)，所述第二阻流部(42)設(shè)置在所述第二電解液導(dǎo)流槽(41)的槽壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液流電池，其特征在于，所述雙極板的第一阻流部(20)為設(shè)置在所述第一電解液導(dǎo)流槽(11)的槽壁上的第一阻流凹部，所述電極(40)的所述第二阻流部(42)為設(shè)置在所述第二電解液導(dǎo)流槽(41)的槽壁上的第二阻流凹部，且所述第一阻流凹部與所述第二阻流凹部形成沿所述電解液流道的延伸方向設(shè)置的螺旋形阻流流道。
【文檔編號(hào)】H01M8/18GK104393308SQ201410563490
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】殷聰, 宋亞婷, 湯浩 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司