專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔電極及含有其的液流電池、電池堆和電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔電極及含有其的液流電池、液流電池堆和液流電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全釩氧化還原液流電池是一種以不同價(jià)態(tài)的釩離子電解液進(jìn)行氧化還原的電化學(xué)反應(yīng)裝置，能夠高效地實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。該類(lèi)電池具有使用壽命長(zhǎng)，能量轉(zhuǎn)化效率高，安全性好，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，能用于風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電配套的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，是電網(wǎng)削峰填谷、平衡負(fù)載的主要選擇之一。因此，近年來(lái)全釩氧化還原液流電池逐漸成為大容量?jī)?chǔ)能電池研究的重點(diǎn)。全釩氧化還原液流電池分別以釩離子V2+/V3+和V4+/V5+作為電池的正負(fù)極氧化還原電對(duì)，將正負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)于兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動(dòng)活性電解液至反應(yīng)場(chǎng)所(電池堆)再回至儲(chǔ)液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。在全釩氧化還原液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓緊，串聯(lián)而成。其中，單片液流電池的組成如圖I所示。I為液流框，2為集流板，3為多孔電極，4為隔膜，各組件組成單片的液流電池，通過(guò)N個(gè)液流電池的堆疊組成電池堆6。如圖2所示，由電池堆6，正極儲(chǔ)液罐71，負(fù)極儲(chǔ)液罐72，正極循環(huán)液路液體泵81，負(fù)極循環(huán)液路液體泵82，以及正極液體管路91、101和負(fù)極液體管路92、102構(gòu)成液流電池系統(tǒng)?，F(xiàn)有的液流電池堆內(nèi)部電解液的流動(dòng)一般靠多孔電極的滲透?jìng)髻|(zhì)，這種電解液的流動(dòng)方式一方面導(dǎo)致電池堆內(nèi)液流壓差很大，泵消耗過(guò)高，從而使液流電池系統(tǒng)效率降低；另一方面，電池堆內(nèi)部電解液流動(dòng)不均勻、濃差極化較大，造成電堆內(nèi)部損耗，從而使電池的電壓效率降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種多孔電極及含有其的液流電池、液流電池堆和液流電池系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池堆內(nèi)液流壓差大，電解液流動(dòng)不均勻的問(wèn)題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種多孔電極，多孔電極中設(shè)置有供電解液流動(dòng)的導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道在多孔電極的厚度方向上貫通。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為沿橫向延伸的橫向?qū)Я魍ǖ阑蜓乜v向延伸的縱向?qū)Я魍ǖ?。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為一個(gè)，導(dǎo)流通道設(shè)置在多孔電極的中心線上。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為多個(gè)，導(dǎo)流通道的排布方式為A、各導(dǎo)流通道平行設(shè)置，且各導(dǎo)流通道的兩端至與導(dǎo)流通道延伸方向垂直的多孔電極的邊緣的距離相同；或者
B、各導(dǎo)流通道平行設(shè)置，且相鄰導(dǎo)流通道交錯(cuò)排布；或者C、導(dǎo)流通道被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)導(dǎo)流通道，且相鄰導(dǎo)流通道組中導(dǎo)流通道交錯(cuò)排布；或者D、導(dǎo)流通道被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)導(dǎo)流通道，且每個(gè)導(dǎo)流通道組中的各導(dǎo)流通道之間交錯(cuò)排布。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道不連通。進(jìn)一步地，上述第一導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)，第二導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道的排布方式為E、多孔電極上設(shè)有多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且該多個(gè)第一導(dǎo)流通道被分為多個(gè)第一導(dǎo)流通道 組，相鄰兩個(gè)第一導(dǎo)流通道組間設(shè)置至少一條第二導(dǎo)流通道，各第一導(dǎo)流通道組中包括平行設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且相鄰的第一導(dǎo)流通道交錯(cuò)排布；或者F、多孔電極上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“T”字形導(dǎo)流通道組，“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個(gè)第一導(dǎo)流通道和一個(gè)朝向該第一導(dǎo)流通道中部的第二導(dǎo)流通道，“T”字形導(dǎo)流通道組中的第二導(dǎo)流通道與第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)“T”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，相鄰的兩個(gè)“T”字形導(dǎo)流通道組中，兩個(gè)第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個(gè)第一導(dǎo)流通道位于相應(yīng)的第二導(dǎo)流通道的不同端，各相鄰的“T”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通；或者G、多孔電極上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“ I ”字形導(dǎo)流通道組，“ I ”字形導(dǎo)流通道組包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向兩個(gè)第一導(dǎo)流通道中部的一個(gè)第二導(dǎo)流通道，第二導(dǎo)流通道與第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)“ I ”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各“ I ”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道相連通。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道的排布方式包括H、多孔電極上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“Z”字形導(dǎo)流通道組，“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和一個(gè)第二導(dǎo)流通道，兩個(gè)第一導(dǎo)流通道分別設(shè)置在第二導(dǎo)流通道的兩側(cè)，且兩個(gè)第一導(dǎo)流通道分別與第二導(dǎo)流通道上不同的端部相連通，當(dāng)“Z”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各“Z”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。進(jìn)一步地，上述多孔電極呈矩形，包括相對(duì)的第一側(cè)邊和第二側(cè)邊以及連接第一側(cè)邊和第二側(cè)邊的相對(duì)的第三側(cè)邊和第四側(cè)邊，第三側(cè)邊的朝向第一側(cè)邊的一端形成朝向第三側(cè)邊的外側(cè)凸起的第一隔離凸塊，第四側(cè)邊的朝向第二側(cè)邊的一端形成朝向第四側(cè)邊的外側(cè)凸起的第二隔離凸塊。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供了一種液流電池，包括液流框、集流板、多孔電極和隔膜，多孔電極嵌于液流框的空腔內(nèi)，集流板貼合于多孔電極的一側(cè)，隔膜貼合于多孔電極遠(yuǎn)離集流板的一側(cè)，液流框相對(duì)平行的兩個(gè)邊框內(nèi)具有供電解液流入或流出多孔電極的進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口與多孔電極之間具有供電解液橫向流通的第一橫向流道，出液口與多孔電極之間具有供電解液橫向流通的第二橫向流道，該多孔電極為上述的多孔電極；或者多孔電極包括貼合在集流板上的至少兩個(gè)多孔電極塊，相鄰的多孔電極塊之間形成第一橫向?qū)Я魍ǖ溃谝粰M向?qū)Я魍ǖ涝诙嗫纂姌O的厚度方向上貫通。進(jìn)一步地，上述第一橫向?qū)Я魍ǖ琅c第一橫向流道和第二橫向流道平行，第一橫向?qū)Я魍ǖ赖拈L(zhǎng)度與多孔電極的橫向?qū)挾认嗤８鶕?jù)本實(shí)用新型的又一方面，還提供了一種液流電池堆，包括至少一個(gè)液流電池，該液流電池為上述的液流電池。根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，還提供了一種液流電池系統(tǒng)，包括至少一個(gè)液流電池，該液流電池為上述的液流電池。本實(shí)用新型在多孔電極內(nèi)部設(shè)置有供電解液流通的導(dǎo)流通道，電解液在導(dǎo)流通道的導(dǎo)流作用下，減少了多孔電極對(duì)電解液流動(dòng)造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動(dòng)所需的液流壓差；而且，電解液在導(dǎo)流通道中流動(dòng)時(shí)，向?qū)Я魍ǖ纼蓚?cè)的多孔電極中均勻滲透，提高了液流流動(dòng)的均一性，減少了因電解液流動(dòng)不均造成的濃差極化，提高液流電池系統(tǒng)的電壓效率。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分、用于進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，附圖示出了本實(shí)用新 型的優(yōu)選實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的原理。圖中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池堆的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了多孔電極與集流板組合平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6b示出了根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型第八實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10示出了根據(jù)本實(shí)用新型第九實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11示出了根據(jù)本實(shí)用新型第十實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖12示出了根據(jù)本實(shí)用新型第十一實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖13示出了根據(jù)本實(shí)用新型第十二實(shí)施例的多孔電極平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14示出了根據(jù)本實(shí)用新型第十三實(shí)施例的液流電池的部分結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖15示出了根據(jù)本實(shí)用新型第十四實(shí)施例的液流電池的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但如下實(shí)施例以及附圖僅是用以理解本實(shí)用新型，而不能限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。為了便于表述，本實(shí)用新型將液流框的進(jìn)液口和出液口所在的邊框定義為橫向邊框，與橫向邊框垂直的邊框定義為縱向邊框，進(jìn)而，嵌在該液流框中的多孔電極與橫向邊框平行的方向定義為橫向，與縱向邊框平行的方向定義為縱向，如圖3所示。但是，本實(shí)用新型的橫向邊框和縱向邊框并不能局限在圖3所示的方向，和本實(shí)用新型屬于同一實(shí)用新型構(gòu)思、和本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)質(zhì)相同的方案都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。在本實(shí)用新型的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種多孔電極，該多孔電極3中設(shè)置有供電解液流動(dòng)的導(dǎo)流通道31，導(dǎo)流通道31在多孔電極3的厚度方向上貫通。本實(shí)用新型在多孔電極3內(nèi)部設(shè)置有供電解液流通的導(dǎo)流通道31，電解液在導(dǎo)流通道31的導(dǎo)流作用下，減少了多孔電極3對(duì)電解液流動(dòng)造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動(dòng)所需的液流壓差，從而減少了液流電池系統(tǒng)的泵耗，提高了液流電池系統(tǒng)的能量效率；而且，電解液在導(dǎo)流通道31中流動(dòng)時(shí)，向?qū)Я魍ǖ?1兩側(cè)的多孔電極3中均勻滲透，提高了液流流動(dòng)的均一性，減少了因電解液流動(dòng)不均造成的濃差極化，提高液流電池系統(tǒng)的電壓效率。在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例中，導(dǎo)流通道31為沿橫向延伸的橫向?qū)Я魍ǖ阑蜓乜v向延伸的縱向?qū)Я魍ǖ馈?dǎo)流通道31沿橫向延伸或者沿縱向延伸，在導(dǎo)流通道31 與多孔電極3的接觸面上形成的均勻的液流壓強(qiáng)，從而傳遞到多孔電極3內(nèi)未設(shè)置導(dǎo)流通道31的部位也能形成相對(duì)均勻的液流壓強(qiáng)，使多孔電極3內(nèi)部的液流實(shí)現(xiàn)均勻流動(dòng)。本實(shí)用新型的多孔電極3的導(dǎo)流通道31為一個(gè)或多個(gè)。在多孔電極3上設(shè)計(jì)導(dǎo)流通道31的目的是減少多孔電極3內(nèi)部對(duì)電解液的阻力作用并實(shí)現(xiàn)對(duì)電解液的導(dǎo)流作用，因此，無(wú)論導(dǎo)流通道31的數(shù)目為一個(gè)還是多個(gè)都可以起到對(duì)電解液的導(dǎo)流作用從而實(shí)現(xiàn)電解液在多孔電極3內(nèi)部均一流動(dòng)的效果。當(dāng)導(dǎo)流通道31為一個(gè)時(shí)，導(dǎo)流通道31設(shè)置在多孔電極3的中心線上。當(dāng)在多孔電極3的中心線上設(shè)置一條導(dǎo)流通道31時(shí)，該導(dǎo)流通道31可以設(shè)置在橫向中心線上，如圖4a所示的第一實(shí)施例，也可以設(shè)置在縱向中心線上，如圖4b所示的第二實(shí)施例，分布在導(dǎo)流通道31兩側(cè)的多孔電極3內(nèi)部的電解液在導(dǎo)流通道31內(nèi)部的電解液的均勻壓強(qiáng)下能實(shí)現(xiàn)均勻流動(dòng)。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個(gè)時(shí)，導(dǎo)流通道31的排布方式為A、各導(dǎo)流通道31平行設(shè)置，且各導(dǎo)流通道31的兩端至與導(dǎo)流通道31延伸方向垂直的多孔電極3的邊緣的距離相同。如圖5所示的第三實(shí)施例，導(dǎo)流通道31以排布方式A進(jìn)行排布，兩個(gè)相鄰的導(dǎo)流通道31的間距可以相等也可以不同，當(dāng)相鄰的導(dǎo)流通道31的間距沿電解液縱向流動(dòng)的方向減小時(shí)，導(dǎo)流通道31之間的多孔電極區(qū)域的體積也沿著同一方向減小，因此更有效地避免了隨著電解液的流動(dòng)路線的延長(zhǎng)電解液的流速減慢，導(dǎo)致對(duì)多孔電極區(qū)域產(chǎn)生的液體壓強(qiáng)變小、電解液流速進(jìn)一步減小的問(wèn)題。采用排布方式A，導(dǎo)流通道31內(nèi)的電解液對(duì)其要流過(guò)的多孔電極區(qū)域產(chǎn)生比較均勻的壓強(qiáng)，從而使電解液在多孔電極3中均一流動(dòng)，導(dǎo)流通道31不僅可以以圖5中所示的橫向延伸的方式進(jìn)行排布，也可以以縱向延伸的方式進(jìn)行排布，而且相鄰的導(dǎo)流通道31的間距可以相等也可以不相等，優(yōu)選相鄰的導(dǎo)流通道31的間距沿電解液橫向流動(dòng)的方向減小。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個(gè)時(shí)，導(dǎo)流通道31的排布方式還可以為B、各導(dǎo)流通道31平行設(shè)置，且相鄰導(dǎo)流通道31交錯(cuò)排布。如圖6a所示的第四實(shí)施例，橫向延伸的導(dǎo)流通道31以排布方式B進(jìn)行交錯(cuò)排布，相鄰的導(dǎo)流通道31的間距可以相等也可以不相等，優(yōu)選相鄰的導(dǎo)流通道31的間距沿電解液縱向流動(dòng)的方向減小，以及如圖6b所示的第五實(shí)施例，縱向延伸的導(dǎo)流通道31以排布方式B進(jìn)行交錯(cuò)排布，相鄰的導(dǎo)流通道31的間距可以相等也可以不相等，優(yōu)選相鄰的導(dǎo)流通道31的間距沿電解液橫向流動(dòng)的方向減小，都可以使相鄰的導(dǎo)流通道31之間對(duì)電解液流動(dòng)產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)，在相鄰的導(dǎo)流通道31的綜合作用下，使得電解液在多孔電極3中均一流動(dòng)。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個(gè)時(shí)，導(dǎo)流通道31的排布方式還可以為C、導(dǎo)流通道31被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)導(dǎo)流通道31，且相鄰導(dǎo)流通道組中導(dǎo)流通道31交錯(cuò)排布。如圖7所示的第六實(shí)施例，橫向延伸的導(dǎo)流通道31以排布方式C排布，綜合了排布方式A和B的優(yōu)勢(shì)，因此，導(dǎo)流通道31以上述排布方式C設(shè)置降低了電解液流動(dòng)所需的液流壓差在多孔電極3內(nèi)部實(shí)現(xiàn)均一流動(dòng)。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個(gè)時(shí)，導(dǎo)流通道31的排布方式還可以為D、導(dǎo)流通道31被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)導(dǎo)流通道31，且每個(gè)導(dǎo)流通道組中的各導(dǎo)流通道31之間交錯(cuò)排布。如圖8所示的第七實(shí)施例，縱向延伸的導(dǎo)流通道31以排布方式D排布時(shí)也能實(shí)現(xiàn)與如圖7所示的排布方式的技術(shù)效果。在本實(shí)用新型另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，導(dǎo)流通道31包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道不連通。將橫向延伸的導(dǎo)流通道31和縱向延伸的導(dǎo)流通道31綜合排布，既實(shí)現(xiàn)了電解液在導(dǎo)流通道31中的橫向與縱向流通，而且，使得電解液在多孔電極3內(nèi)部產(chǎn)生的液流壓強(qiáng)更加均勻，更好的實(shí)現(xiàn)了電解液在多孔電極3內(nèi)部均一流動(dòng)的效果。上述實(shí)施例的第一導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)，第二導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)。導(dǎo)流通道為第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道的組合流道時(shí)，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道的個(gè)數(shù)可以根據(jù)導(dǎo)流通道的具體設(shè)計(jì)方式選擇，無(wú)論導(dǎo)流通道的數(shù)目為一個(gè)還是多個(gè)都可以起到對(duì)電解液的導(dǎo)流作用從而實(shí)現(xiàn)電解液在多孔電極3內(nèi)部均一流動(dòng)的效果。本實(shí)用新型的多孔電極3中的導(dǎo)流通道31的排布方式為E、多孔電極3上設(shè)有多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且該多個(gè)第一導(dǎo)流通道被分為多個(gè)第一導(dǎo)流通道組，相鄰兩個(gè)第一導(dǎo)流通道組間設(shè)置至少一條第二導(dǎo)流通道，各第一導(dǎo)流通道組中包括平行設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且相鄰的第一導(dǎo)流通道31交錯(cuò)排布。如圖9所示的第八實(shí)施例，導(dǎo)流通道31以排布方式E排布，橫向延伸的第二導(dǎo)流通道將多孔電極分為均勻的幾個(gè)多孔電極區(qū)域，每個(gè)多孔電極區(qū)域內(nèi)部設(shè)置的縱向延伸的第一導(dǎo)流通道平行分布，且相互交錯(cuò)排布，這樣在每個(gè)多孔電極區(qū)域中形成一個(gè)供電解液更好地均一流動(dòng)的小區(qū)域，這些小區(qū)域組合起來(lái)便得到一個(gè)內(nèi)部具有電解液均一分布的多孔電極3，當(dāng)使圖9中的第二導(dǎo)流通道縱向延伸且第一導(dǎo)流通道橫向延伸時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)上述電解液在多孔電極3內(nèi)部均一分布。本實(shí)用新型的多孔電極3中的導(dǎo)流通道31的排布方式還可以為F、多孔電極3上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“T”字形導(dǎo)流通道組，“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個(gè)第一導(dǎo)流通道和一個(gè)朝向該第一導(dǎo)流通道中部的第二導(dǎo)流通道，第二導(dǎo)流通道與第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)“T”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，相鄰的兩個(gè)“T”字形導(dǎo)流通道組中兩個(gè)第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個(gè)第一導(dǎo)流通道位于相應(yīng)的第二導(dǎo)流通道的不同端，各相鄰的“T”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。當(dāng)導(dǎo)流通道31以排布方式F排布時(shí)，在如圖10所示的第九實(shí)施例中，“T”字形可以以如圖10所示正“T”字形和倒“T”字形交叉排布，此外，“T”字形也可以全部以正“T”字形排布也可以全部以倒“T”字形排布，而且，每個(gè)“T”字形的第一導(dǎo)流通道與第二導(dǎo)流通道之間的間隔距離可以相同也可以不同?！癟”字形周?chē)囊毫鲏簭?qiáng)均一，而且，“T”字形的個(gè)數(shù)越多，多孔電極3內(nèi)部的導(dǎo)流通道越多，在多孔電極3中電解液流動(dòng)受到的阻力越小，電解液的更易實(shí)現(xiàn)均一的效果。本實(shí)用新型的多孔電極3中的導(dǎo)流通道31的排布方式還可以為G、多孔電極3上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“ I ”字形導(dǎo)流通道組，“ I ”字形導(dǎo)流通道組包括兩個(gè)平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向兩個(gè)第一導(dǎo)流通道中部的一個(gè)第二導(dǎo)流通道，第二導(dǎo)流通道與第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)“ I ”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各“ I ”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。當(dāng)導(dǎo)流通道31以排布方式G排布時(shí)，在如圖11所示的第十實(shí)施例中，“I”字形按圖11所示進(jìn)行分布，“I”字形周?chē)囊毫鲏簭?qiáng)均一，而且，“I”字形的個(gè)數(shù)越多，多孔電極3內(nèi)部的導(dǎo)流通道越多，在多孔電極3中電解液流動(dòng)受到的阻力越小，電解液的更易實(shí)現(xiàn)均一的效果。在本實(shí)用新型又一種優(yōu)選的實(shí)施例中，導(dǎo)流通 道31包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道相連通。將橫向延伸的導(dǎo)流通道31和縱向延伸的導(dǎo)流通道31綜合排布，既實(shí)現(xiàn)了電解液在導(dǎo)流通道31中的橫向與縱向流通，而且第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道相連通增強(qiáng)了電解液在導(dǎo)流通道31中的流動(dòng)性，使得電解液在多孔電極3內(nèi)部產(chǎn)生的液流壓強(qiáng)更加均勻，更好的實(shí)現(xiàn)了電解液在多孔電極3內(nèi)部均一流動(dòng)的效果。本實(shí)用新型的多孔電極3中的導(dǎo)流通道31的排布方式包括H、多孔電極3上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“Z”字形導(dǎo)流通道組，“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和一個(gè)第二導(dǎo)流通道，兩個(gè)第一導(dǎo)流通道分別設(shè)置在第二導(dǎo)流通道的兩側(cè)，且兩個(gè)第一導(dǎo)流通道分別與第二導(dǎo)流通道上不同的端部相連通，當(dāng)“Z”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各“Z”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。按照?qǐng)D12所示設(shè)置多孔電極3中的導(dǎo)流通道的第十一實(shí)施例中，電解液在“Z”字形形成的流路內(nèi)流動(dòng)，對(duì)該“Z”字形周?chē)囊毫鳟a(chǎn)生均一的壓強(qiáng)，而且，“Z”字形的個(gè)數(shù)越多，多孔電極3內(nèi)部的導(dǎo)流通道越多，在多孔電極3中電解液流動(dòng)受到的阻力越小，電解液的更易實(shí)現(xiàn)均一流動(dòng)的效果。在本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施例中，本實(shí)用新型的多孔電極3呈矩形，包括相對(duì)的第一側(cè)邊和第二側(cè)邊以及連接第一側(cè)邊和第二側(cè)邊的相對(duì)的第三側(cè)邊和第四側(cè)邊，第三側(cè)邊的朝向第一側(cè)邊的一端形成朝向第三側(cè)邊的外側(cè)凸起的第一隔離凸塊35，第四側(cè)邊的朝向第二側(cè)邊的一端形成朝向第四側(cè)邊的外側(cè)凸起的第二隔離凸塊36。如圖13所示的第十二實(shí)施例，在多孔電極3的左邊緣設(shè)置第一隔離凸塊35，在多孔電極3的右邊緣設(shè)置第二隔離凸塊36，從而使預(yù)流入多孔電極3的電解液從多孔電極3的橫向和縱向共同滲入，使多孔電極3內(nèi)部的電解液的均一性更好。在本實(shí)用新型另一種典型的實(shí)施方式中，還提供了一種液流電池，包括液流框I、集流板2、多孔電極3和隔膜4，多孔電極3嵌于液流框I的空腔內(nèi)，集流板2貼合于多孔電極3的一側(cè)，隔膜4貼合于多孔電極3遠(yuǎn)離集流板2的一側(cè)，液流框I相對(duì)平行的兩個(gè)邊框內(nèi)具有供電解液流入或流出多孔電極3的進(jìn)液口 12和出液口 13，進(jìn)液口 12與多孔電極3之間具有供電解液橫向流通的第一橫向流道32，出液口 13與多孔電極3之間具有供電解液橫向流通的第二橫向流道33，多孔電極3為本實(shí)用新型的多孔電極3，如圖14所示的第十三實(shí)施例；或者多孔電極3包括貼合在集流板2上的至少兩個(gè)多孔電極塊30，相鄰的多孔電極塊30之間形成第一橫向?qū)Я魍ǖ?4，第一橫向?qū)Я魍ǖ?4在多孔電極3的厚度方向上貫通，如圖15所示的第十四實(shí)施例。本實(shí)用新型的多孔電極3內(nèi)部具有供電解液流通的導(dǎo)流通道31或第一橫向?qū)Я魍ǖ?4，提高了多孔電極3內(nèi)部電解液流動(dòng)的均一性，減少了濃差極化，提高了液流電池的效率。上述多孔電極塊30形成的第一橫向?qū)Я魍ǖ?4與第一橫向流道32和第二橫向流道33平行，第一橫向?qū)Я魍ǖ?4的長(zhǎng)度與多孔電極3的橫向?qū)挾认嗤?。多孔電極塊30所形成的第一橫向?qū)Я魍ǖ酪材軐?shí)現(xiàn)和導(dǎo)流通道3相同的作用，而且由相鄰的兩塊多孔電極塊30組成，組合方式簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)用新型又一種典型的實(shí)施例中，還提供了一種液流電池堆和一種液流電池系統(tǒng)，包括至少一個(gè)液流電池，液流電池為本實(shí)用新型的液流電池。在本實(shí)用新型的液流電 池實(shí)現(xiàn)了多孔電極3內(nèi)部電解液流動(dòng)的均一性的基礎(chǔ)上，減少了由液流電池組成的電池堆的壓差，進(jìn)而減少了液體泵的消耗，提高了液流電池系統(tǒng)的效率。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多孔電極，其特征在于，所述多孔電極(3)中設(shè)置有供電解液流動(dòng)的導(dǎo)流通道(31)，所述導(dǎo)流通道(31)在所述多孔電極(3)的厚度方向上貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)為沿橫向延伸的橫向?qū)Я魍ǖ阑蜓乜v向延伸的縱向?qū)Я魍ǖ馈?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)為一個(gè)或多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)為一個(gè)，所述導(dǎo)流通道(31)設(shè)置在所述多孔電極(3)的中心線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)為多個(gè)，所述導(dǎo)流通道(31)的排布方式為 A、各所述導(dǎo)流通道(31)平行設(shè)置，且各所述導(dǎo)流通道(31)的兩端至與所述導(dǎo)流通道 (31)延伸方向垂直的所述多孔電極(3)的邊緣的距離相同；或者 B、各所述導(dǎo)流通道(31)平行設(shè)置，且相鄰所述導(dǎo)流通道(31)交錯(cuò)排布；或者 C、所述導(dǎo)流通道(31)被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，所述導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)所述導(dǎo)流通道(31)，且相鄰所述導(dǎo)流通道組中所述導(dǎo)流通道(31)交錯(cuò)排布；或者 D、所述導(dǎo)流通道(31)被分為平行設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)流通道組，所述導(dǎo)流通道組中包括多個(gè)所述導(dǎo)流通道(31)，且每個(gè)所述導(dǎo)流通道組中的各所述導(dǎo)流通道(31)之間交錯(cuò)排布。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于所述第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，所述第一導(dǎo)流通道和所述第二導(dǎo)流通道不連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔電極，其特征在于，所述第一導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)，所述第二導(dǎo)流通道為一個(gè)或多個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)的排布方式為 E、所述多孔電極(3)上設(shè)有多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且該多個(gè)第一導(dǎo)流通道被分為多個(gè)第一導(dǎo)流通道組，相鄰兩個(gè)第一導(dǎo)流通道組間設(shè)置至少一條所述第二導(dǎo)流通道，各第一導(dǎo)流通道組中包括平行設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)流通道，且相鄰的所述第一導(dǎo)流通道交錯(cuò)排布；或者 F、所述多孔電極(3)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“T”字形導(dǎo)流通道組，所述“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個(gè)所述第一導(dǎo)流通道和一個(gè)朝向該第一導(dǎo)流通道中部的所述第二導(dǎo)流通道，所述“T”字形導(dǎo)流通道組中的所述第二導(dǎo)流通道與所述第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)所述“T”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，相鄰的兩個(gè)所述“T”字形導(dǎo)流通道組中，兩個(gè)第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個(gè)第一導(dǎo)流通道位于相應(yīng)的第二導(dǎo)流通道的不同端，各相鄰的所述“T”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通；或者 G、所述多孔電極(3)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“I”字形導(dǎo)流通道組，所述“I”字形導(dǎo)流通道組包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向所述兩個(gè)第一導(dǎo)流通道中部的一個(gè)所述第二導(dǎo)流通道，所述第二導(dǎo)流通道與所述第一導(dǎo)流通道不連通，當(dāng)所述“ I ”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各所述“I”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)包括沿橫向或縱向延伸的第一導(dǎo)流通道和沿垂直于所述第一導(dǎo)流通道的延伸方向延伸的第二導(dǎo)流通道，所述第一導(dǎo)流通道和所述第二導(dǎo)流通道相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多孔電極，其特征在于，所述導(dǎo)流通道(31)的排布方式包括 H、所述多孔電極(3)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)“Z”字形導(dǎo)流通道組，所述“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個(gè)第一導(dǎo)流通道和一個(gè)第二導(dǎo)流通道，兩個(gè)所述第一導(dǎo)流通道分別設(shè)置在第二導(dǎo)流通道的兩側(cè)，且兩個(gè)所述第一導(dǎo)流通道分別與所述第二導(dǎo)流通道上不同的端部相連通，當(dāng)所述“Z”字形導(dǎo)流通道組為多個(gè)時(shí)，且各所述“Z”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的多孔電極，其特征在于，所述多孔電極(3)呈矩形，包括相對(duì)的第一側(cè)邊和第二側(cè)邊以及連接所述第一側(cè)邊和第二側(cè)邊的相對(duì)的第三側(cè)邊和第四側(cè)邊，所述第三側(cè)邊的朝向第一側(cè)邊的一端形成朝向第三側(cè)邊的外側(cè)凸起的第一隔離凸塊(35)，所述第四側(cè)邊的朝向第二側(cè)邊的一端形成朝向第四側(cè)邊的外側(cè)凸起的第二隔尚凸塊(36)。
12.一種液流電池，包括液流框(I)、集流板(2)、多孔電極(3)和隔膜(4)，所述多孔電極(3)嵌于所述液流框(I)的空腔內(nèi)，所述集流板(2)貼合于所述多孔電極(3)的一側(cè)，所述隔膜(4)貼合于所述多孔電極(3)遠(yuǎn)離所述集流板(2)的一側(cè)，所述液流框(I)相對(duì)平行 的兩個(gè)邊框內(nèi)具有供電解液流入或流出所述多孔電極(3)的進(jìn)液口(12)和出液口(13)，其 特征在于，所述進(jìn)液口(12)與所述多孔電極(3)之間具有供電解液橫向流通的第一橫向流道(32)，所述出液口(13)與所述多孔電極(3)之間具有供電解液橫向流通的第二橫向流道(33)， 所述多孔電極(3)為權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的多孔電極(3);或者 所述多孔電極(3)包括貼合在所述集流板(2)上的至少兩個(gè)多孔電極塊(30)，相鄰的所述多孔電極塊(30)之間形成第一橫向?qū)Я魍ǖ?34)，所述第一橫向?qū)Я魍ǖ?34)在所述多孔電極(3)的厚度方向上貫通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液流電池，其特征在于，所述第一橫向?qū)Я魍ǖ?34)與所述第一橫向流道(32)和所述第二橫向流道(33)平行，所述第一橫向?qū)Я魍ǖ?34)的長(zhǎng)度與所述多孔電極(3)的橫向?qū)挾认嗤?br> 14.一種液流電池堆，包括至少一個(gè)液流電池，其特征在于，所述液流電池為權(quán)利要求12或13所述的液流電池。
15.一種液流電池系統(tǒng)，包括至少一個(gè)液流電池，其特征在于，所述液流電池為權(quán)利要求12或13所述的液流電池。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多孔電極及含有其的液流電池、液流電池堆和液流電池系統(tǒng)。該多孔電極中設(shè)置有供電解液流動(dòng)的導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道在多孔電極的厚度方向上貫通。本實(shí)用新型在多孔電極內(nèi)部設(shè)置有供電解液流通的導(dǎo)流通道，電解液在導(dǎo)流通道的導(dǎo)流作用下，減少了多孔電極對(duì)電解液流動(dòng)造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動(dòng)所需的液流壓差；而且，電解液在導(dǎo)流通道中流動(dòng)時(shí)，向?qū)Я魍ǖ纼蓚?cè)的多孔電極中均勻滲透，提高了液流流動(dòng)的均一性，減少了因電解液流動(dòng)不均造成的濃差極化，提高液流電池系統(tǒng)的電壓效率。
文檔編號(hào)H01M8/24GK202651267SQ201220312939
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者湯浩, 殷聰, 謝光有, 房紅琳, 胡蘊(yùn)成 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司