一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新能源技術領域，尤其是涉及一種用于大功率液流電池堆的雙極 板板框結構。
【背景技術】
[0002] 利用風能、太陽能等可再生能源發(fā)電是人類將來利用新能源發(fā)電的最主要的方 式。由于風能、太陽能發(fā)電過程受自然因素如天氣等影響，具有隨機性、不連續(xù)特點，難于保 持穩(wěn)定的電能輸出，需要和一定規(guī)模的電能儲存裝置相配合，構成完整的供電系統(tǒng)，保證持 續(xù)穩(wěn)定的電能供應。因此，開發(fā)電能轉化效率高、儲存容量大、經(jīng)濟性能好的儲能系統(tǒng)成為 利用新能源發(fā)電的技術關鍵。在與各種形式的儲能技術，例如蓄水儲能電站、高速飛輪機械 儲能、超導儲能等相比較，電化學儲能具有能量轉化效率高，可移動性強等特點，在各類儲 能技術中有獨特的優(yōu)勢。在各種電化學儲能技術中，液流電池系統(tǒng)具有大容量電能儲存與 高效轉化功能，以及使用壽命長、環(huán)保、安全的特點，易于和風能、太陽能發(fā)電相匹配，可以 大幅度降低設備造價，為新能源發(fā)電提供技術保證。用于電網(wǎng)系統(tǒng)儲能，適合于中等規(guī)模廠 礦企業(yè)、賓館飯店、政府部門的不間斷電源使用，能夠有效改善電網(wǎng)供電質量，完成電網(wǎng)的 "移峰填谷"作用。
[0003] 全f凡液流電池 （Vanadium Redox Battery,VRB)是一種新型化學電源，通過不同價 態(tài)的釩離子相互轉化實現(xiàn)電能的儲存與釋放，使用同種釩元素組成電池系統(tǒng)，從原理上避 免了正負半電池間不同種類活性物質相互滲透產(chǎn)生的交叉污染。（圖1)使用溶解在電解液 中不同價態(tài)釩離子作為電池正極和負極活性物質，正極電解液和負極電解液分開儲存，從 原理上避免電池儲存過程自放電現(xiàn)象，適合于大規(guī)模儲能過程應用。正極電解液儲槽B和 負極電解液儲槽A通過磁力泵D為全釩液流電池的正極E和負極E提供電解液，正極E和負 極E'通過離子交換膜G隔開，為電源負載C供電。當風能、太陽能發(fā)電裝置的功率超過額 定輸出功率時，通過對液流電池的充電，將電能轉化為化學能儲存在不同價態(tài)的離子對中； 當發(fā)電裝置不能滿足額定輸出功率時，液流電池開始放電，把儲存的化學能轉化為電能，保 證穩(wěn)定電功率輸出。由于液流電池對于風能、太陽能等可再生能源發(fā)電過程的重要意義，作 為關鍵技術在國內外得到普遍關注。
[0004] 全釩液流電池充電/放電運行過程，電極上將發(fā)生以下氧化還原反應。
[0005] 正極反應：
【主權項】
1. 一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，包括正極板框與負極板框，雙極板 板框結構上設有流體進出孔，所述的流體進出口包括正極電解液進出孔和負極電解液進出 口，所述的雙極板板框包括板框和蓋板，導電雙極板置于正極板框和負極板框兩塊板框中 間，板框的兩端設有引流槽，引流槽上蓋設蓋板，其特征在于，所述的正極電解液進出孔和 負極電解液進出口為多進多出設置，即正極電解液進孔、正極電解液出孔、負極電解液進孔 和負極電解液出孔均至少設有2個。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，所述的雙極板板框由正極板框與負極板框構成，二塊板框中間放置導電雙極板，導電雙 極板兩側均放置石墨氈，石墨氈的厚度為裝堆壓縮后與板框平齊；所述的正極板框與負極 板框對稱設置，正極板框旋轉180度后即變?yōu)樨摌O板框。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，所述的正極板框與負極板框的正面和反面均設有一外圍密封槽，該外圍密封槽設置在 板框邊沿，并將雙極板板框上的流體進出孔和引流槽均包圍在內，而其中反面的外圍密封 槽分別將所有流體進出孔周邊的密封槽串聯(lián)起來，與一個整體密封圈配合密封所有流體進 出孔及周邊部位，到達最終密封防泄漏的目的。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，所述的正極電解液進孔設有2~5個，正極電解液出孔設有2~5個，負極電解液進孔 設有2~5個，負極電解液出孔設有2~5個。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，所述的電解液引流槽環(huán)繞在各流體進出孔周邊，即從各流體進出孔引出引流槽并環(huán)繞 流體進出孔形成環(huán)形流路，環(huán)形流路的圈數(shù)為1~10圈。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，引導從電解液流體公共進出孔流出、流入的電解液進入反應區(qū)域或流出反應區(qū)域的引 流槽由兩部分組成：環(huán)形流路，再分裂成多條將電解液均勻分配到有效反應區(qū)域中的直流 槽，所述的環(huán)形流路連通板框近有效反應區(qū)側邊的多條均勻分配電解液的直流槽，從電解 液流體進出孔流出的液體經(jīng)環(huán)形流路流至直流槽，再進入板框的內框設置的膜電極進行反 應，反應后流出反應區(qū)域匯入到直流槽再流出回到環(huán)形流路進入流體出孔。
7. 根據(jù)權利要求1或5所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征 在于，引導從電解液流體公共進出孔流出、流入的電解液進入反應區(qū)域或流出反應區(qū)域的 引流槽兩側的凸起脊邊上設有凹槽，所述的蓋板上設有與所述凹槽相匹配的凸條，蓋板蓋 在板框上時，蓋板上的凸條插入對應的凹槽內，使蓋板與板框密封連接；或者相反設置：即 在脊邊上設有凸條，而與其相對應的蓋板上設置凹槽，蓋板蓋在板框上時，板框上的凸條出 入蓋板上對應的凹槽內，使蓋板與板框密封連接。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，在板框或蓋板上的凹槽內設有密封圈或有粘結膠水，所述凸條插入凹槽內，通過密封圈 或膠水粘結密封。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，所述的導電雙極板的周邊包裹有絕緣彈性體，絕緣彈性體為帶有凹槽的環(huán)形絕緣橡膠 材料，所述凹槽卡設在導電雙極板周邊端面上。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，其特征在 于，正極板框與負極板框壓緊雙極板的邊緣位置與雙極板周邊包裹的絕緣彈性體對應處設 有凹槽，相鄰板框上的凹槽對稱設置，將環(huán)形絕緣彈性體卡在其中；所述的絕緣彈性體是一 種耐酸、氧化腐蝕的橡膠材料或塑料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大功率液流電池堆的雙極板板框結構，包括正極板框與負極板框，雙極板板框上設有流體進出孔，所述的流體進出口包括正極電解液進出孔和負極電解液進出口，所述的雙極板板框包括板框和蓋板，導電雙極板置于正極、負極兩塊板框的中間，板框的兩端設有引流槽，引流槽上蓋設蓋板，所述的正極電解液進出孔和負極電解液進出口為多進多出設置，即正極電解液進孔、正極電解液出孔、負極電解液進孔和負極電解液出孔均至少設有2個。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有不會自放電，易密封、節(jié)約原材料等優(yōu)點。
【IPC分類】H01M8-02
【公開號】CN104795577
【申請?zhí)枴緾N201410022422
【發(fā)明人】胡里清, 胡卓能
【申請人】上海神力科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月17日