電極和液流電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電極和液流電池。電極包括多孔疏松材料制成的本體,本體具有電解液流道,電解液流道的兩端貫通本體的表面,且電解液流道為本體上的內(nèi)部流道。由于本發(fā)明中的電極的本體具有電解液流道,因而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)劃了電解液的流動路徑能夠有效避免流動死角,從而保證了電極的反應(yīng)可靠性,進(jìn)而提高了液流電池的性能、延長了液流電池的使用壽命。同時(shí),本發(fā)明中的電極具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的特點(diǎn)。
【專利說明】電極和液流電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液流電池就【技術(shù)領(lǐng)域】,更具體地,涉及一種電極和液流電池。
【背景技術(shù)】
[0002]液流電池工作過程中,電解液在電極內(nèi)部流動。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)中的電解液僅通過電極的孔洞滲透入電極內(nèi)部,因而存在電解液與電極滲透不充分、反應(yīng)不充分、易存在電解液流動死角等問題,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)明旨在提供一種電極和液流電池,以解決現(xiàn)有技術(shù)中電極與電解液滲透不充分、反應(yīng)不充分的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種電極,包括多孔疏松材料制成的本體,本體具有電解液流道,電解液流道的兩端貫通本體的表面,且電解液流道為本體上的內(nèi)部流道。
[0007]進(jìn)一步地,本體包括:第一本體;第二本體,第一本體的朝向第二本體一側(cè)的表面具有第一導(dǎo)流槽,第一導(dǎo)流槽與第二本體之間形成電解液流道。
[0008]進(jìn)一步地,第二本體的朝向第一本體一側(cè)的表面具有第二導(dǎo)流槽,第二導(dǎo)流槽與第一導(dǎo)流槽之間形成電解液流道。
[0009]進(jìn)一步地,第一本體還具有阻流部,阻流部設(shè)置在第一導(dǎo)流槽的槽壁上。
[0010]進(jìn)一步地,阻流部是設(shè)置在第一導(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)凹部沿第一導(dǎo)流槽的延伸方向間隔排列設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地,第一導(dǎo)流槽的槽壁上具有第一導(dǎo)引凹部,第二導(dǎo)流槽的槽壁上具有第二導(dǎo)引凹部,第二導(dǎo)引凹部與第一導(dǎo)引凹部形成沿電解液流道的延伸方向設(shè)置的螺旋形導(dǎo)引流道。
[0012]進(jìn)一步地,第一本體的遠(yuǎn)離第二本體一側(cè)的表面具有第三導(dǎo)流槽。
[0013]進(jìn)一步地,第二本體的遠(yuǎn)離第一本體一側(cè)的表面具有第四導(dǎo)流槽。
[0014]進(jìn)一步地,本體還包括至少一個(gè)第三本體,第三本體、第一本體和第二本體疊置,第三本體朝向第一本體一側(cè)的表面具有第五導(dǎo)流槽。
[0015]進(jìn)一步地,第五導(dǎo)流槽與第一導(dǎo)流槽連通。
[0016]進(jìn)一步地,第一導(dǎo)流槽為多個(gè),多個(gè)第一導(dǎo)流槽平行排列設(shè)置在第一本體上,且每個(gè)第一導(dǎo)流槽的兩端貫通第一本體的端面設(shè)置。
[0017]進(jìn)一步地,第一導(dǎo)流槽為蛇形導(dǎo)流槽。
[0018]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、離子交換膜和液流框,電極是上述的電極,離子交換膜的兩側(cè)均設(shè)置有電極,且電極的至少一部分嵌設(shè)在液流框的電極容納開孔內(nèi)。
[0019]本發(fā)明中的多孔疏松材料制成的本體具有電解液流道,電解液流道的兩端貫通本體的表面,且電解液流道為本體上的內(nèi)部流道。由于本發(fā)明中的電極的本體具有電解液流道,因而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)劃了電解液的流動路徑能夠有效避免流動死角,從而保證了電極的反應(yīng)可靠性,進(jìn)而提高了液流電池的性能、延長了液流電池的使用壽命。同時(shí),本發(fā)明中的電極具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1示意性示出了本發(fā)明中的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖2示意性示出了圖1中電極的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023]圖3示意性示出了圖1中電極的透視圖;
[0024]圖4示意性示出了本發(fā)明中的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的液流電池的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖5示意性示出了圖4中電極的結(jié)構(gòu)示意圖;以及
[0026]圖6示意性示出了圖4中電極的爆炸圖。
[0027]圖中附圖標(biāo)記:10、本體;11、電解液流道;12、第一本體;12a、第一導(dǎo)流槽;12b、第一導(dǎo)引凹部;13、第二本體;13a、第二導(dǎo)流槽;13b、第二導(dǎo)引凹部;20、離子交換膜;30、液流框;40、雙極板。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明,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。
[0029]作為本發(fā)明的第一個(gè)方面,提供了一種電極。如圖1至圖6所示,電極包括多孔疏松材料制成的本體10,本體10具有電解液流道11,電解液流道11的兩端貫通本體10的表面,且電解液流道11為本體10上的內(nèi)部流道。由于本發(fā)明中的電極的本體10具有電解液流道11,因而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)劃了電解液的流動路徑能夠有效避免流動死角,從而保證了電極的反應(yīng)可靠性,進(jìn)而提高了液流電池的性能、延長了液流電池的使用壽命。同時(shí),本發(fā)明中的電極具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的特點(diǎn)。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中,電極可以是一整塊電極,通過機(jī)械加工的方法在電極的本體10的內(nèi)部開設(shè)電解液流道11。由于電解液需流經(jīng)電解液流道11后排出,因而提高了電解液與電極的交換效率,提高了電解液與電極的滲透率,從而提高了電極的反應(yīng)可靠性。優(yōu)選地,電解液流道11的流道壁具有螺旋形導(dǎo)引流道。
[0031]優(yōu)選地,電解液流道11為多個(gè),多個(gè)電解液流道11間隔排列設(shè)置。由于設(shè)置有多個(gè)電解液流道11,因而保證了電解液與電極充分反應(yīng),且避免多個(gè)電解液流道11內(nèi)的電解液相互干擾。
[0032]本發(fā)明中的本體10包括第一本體12和第二本體13,第一本體12的朝向第二本體13 —側(cè)的表面具有第一導(dǎo)流槽12a,第一導(dǎo)流槽12a與第二本體13之間形成電解液流道11。由于在第一本體12上設(shè)置有朝向第二本體13 —側(cè)開設(shè)的第一導(dǎo)流槽12a,因而第一導(dǎo)流槽12a與第二本體13之間形成電解液流道11,電解液進(jìn)入第一導(dǎo)流槽12a內(nèi)后充分與第一本體12和第二本體13反應(yīng),而后電解液被排出。
[0033]優(yōu)選地,第二本體13的朝向第一本體12 —側(cè)的表面具有第二導(dǎo)流槽13a,第二導(dǎo)流槽13a與第一導(dǎo)流槽12a之間形成電解液流道11。由于在第一本體12和第二本體13上均設(shè)置有導(dǎo)流槽,因而不僅增加了電解液流道11的容納空間,還能保證第一本體12和第二本體13均能與電解液充分滲透,保證了第一本體12和第二本體13的反應(yīng)平衡性,從而保證了液流電池的工作穩(wěn)定性。
[0034]優(yōu)選地,第一導(dǎo)流槽12a和/或第二導(dǎo)流槽13a的橫截面為半圓形(請參考圖2和圖6)。由于第一導(dǎo)流槽12a和/或第二導(dǎo)流槽13a的橫截面為半圓形,因而有效消除了電解液流動死角,從而提高了電解液的傳質(zhì)效率。
[0035]本發(fā)明中的第一本體12還具有阻流部,阻流部設(shè)置在第一導(dǎo)流槽12a的槽壁上。由于設(shè)置有阻流部,因而降低了電解液在通過電解液流道11時(shí)的順暢性,使電解液在電解液流道11會出現(xiàn)渦流現(xiàn)象,從而延長了電解液與電極的反應(yīng)時(shí)間、提高電解液在電極內(nèi)的擴(kuò)散率。
[0036]當(dāng)然,第二本體13上也可以設(shè)置有阻流部。
[0037]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中,阻流部是設(shè)置在第一導(dǎo)流槽12a的槽壁上的凸塊,凸塊為多個(gè),多個(gè)凸塊沿第一導(dǎo)流槽12a的延伸方向間隔排列設(shè)置。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中,阻流部是設(shè)置在第一導(dǎo)流槽12a的槽壁上的凹部,凹部為多個(gè),多個(gè)凹部沿第一導(dǎo)流槽12a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)均會導(dǎo)致電解液產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,使電解液更易于進(jìn)入電極的內(nèi)部。優(yōu)選地,多個(gè)凸塊沿一直線間隔排列設(shè)置,或者多個(gè)凸塊相互交錯(cuò)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。當(dāng)?shù)诙倔w13也設(shè)置有阻流部時(shí),阻流部的【具體實(shí)施方式】可參考上述優(yōu)選實(shí)施方式,例如凸塊、凹部等。
[0038]如圖2、圖3和圖6所不的優(yōu)選實(shí)施方式中,第一導(dǎo)流槽12a的槽壁上具有第一導(dǎo)引凹部12b,第二導(dǎo)流槽13a的槽壁上具有第二導(dǎo)引凹部13b,第二導(dǎo)引凹部13b與第一導(dǎo)引凹部12b形成沿電解液流道11的延伸方向設(shè)置的螺旋形導(dǎo)引流道。由于電極的本體10具有沿電解液流道11的延伸方向設(shè)置的螺旋形導(dǎo)引流道。由于本體10的電解液流道11上具有由第二導(dǎo)引凹部13b與第一導(dǎo)引凹部12b形成的螺旋形導(dǎo)引流道,因而在保證電解液順利導(dǎo)流的情況下,還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)使部分電解液沿螺旋形導(dǎo)引流道導(dǎo)出,增加了電解液在電極內(nèi)的滯留時(shí)間,從而提高了電極的反應(yīng)效率。
[0039]如圖1至圖3所示的優(yōu)選實(shí)施方式中,第一導(dǎo)流槽12a為蛇形導(dǎo)流槽。也就是電解液流道11為蛇形流道。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中,本體10上具有多個(gè)蛇形流道,且每個(gè)蛇形流道的兩端均貫通所述本體10的端面設(shè)置。由于蛇形流道具有較長的導(dǎo)流路徑,因而增加了電解液在電極內(nèi)的滯留時(shí)間,有效提高了電解液與電極的滲透性。
[0040]如圖4至圖6所示的優(yōu)選實(shí)施方式中,第一導(dǎo)流槽12a為多個(gè),多個(gè)第一導(dǎo)流槽12a平行排列設(shè)置在第一本體12上,且每個(gè)第一導(dǎo)流槽12a的兩端貫通第一本體12的端面設(shè)置。由于多個(gè)第一導(dǎo)流槽12a平行排列設(shè)置在第一本體12上,因而多個(gè)電解液流道11為相互平行間隔布置的方式,從而有效表面電極存在液流死角,提高了電解液與電極的滲透面積。
[0041]優(yōu)選地,第一本體12的遠(yuǎn)離第二本體13 —側(cè)的表面具有第三導(dǎo)流槽。當(dāng)?shù)谝槐倔w12與離子交換膜20貼合時(shí),由于第一本體12的遠(yuǎn)離第二本體13 —側(cè)的表面具有第三導(dǎo)流槽,因而能夠有效增加離子交換膜20與電極的反應(yīng)面積、并保證電解液供應(yīng)充足,從而提高了電極的反應(yīng)效率,提高了液流電池的性能。進(jìn)一步地,第三導(dǎo)流槽與第一導(dǎo)流槽12a連通。由于第三導(dǎo)流槽與第一導(dǎo)流槽12a連通,因而增加了電解液的流動路徑,從而提高了電解液的滲透效率。
[0042]優(yōu)選地,第二本體13的遠(yuǎn)離第一本體12 —側(cè)的表面具有第四導(dǎo)流槽。當(dāng)?shù)诙倔w13與雙極板40貼合時(shí),由于第二本體13的遠(yuǎn)離第一本體12 —側(cè)的表面具有第四導(dǎo)流槽,因而增加了電解液與電極的接觸面積和滲透效率,從而提高了電極的使用可靠性。進(jìn)一步地,第四導(dǎo)流槽與第二導(dǎo)流槽13a連通。由于第四導(dǎo)流槽與第二導(dǎo)流槽13a連通,因而增加了電解液的流動路徑,從而提高了電解液的滲透效率。
[0043]在一個(gè)未圖示的優(yōu)選方式中,本體10還包括至少一個(gè)第三本體,第三本體、第一本體12和第二本體13疊置,第三本體朝向第一本體12 —側(cè)的表面具有第五導(dǎo)流槽。在該【具體實(shí)施方式】中,本體10不僅包括第一本體12和第二本體13,還包括第三本體,且第三本體上設(shè)置有第五導(dǎo)流槽,因而增加了本體10的設(shè)置方式和組合方式,從而使電極具有適用性好的特點(diǎn)。工作人員可以根據(jù)液流電池的性能要求,合理布置本體10內(nèi)的組合形式,從而滿足不同的液流電池的工作要求。優(yōu)選地,第五導(dǎo)流槽與第一導(dǎo)流槽12a連通。
[0044]作為本發(fā)明的第二個(gè)方面,提供了一種液流電池,包括電極、離子交換膜20和液流框30,電極是上述的電極,離子交換膜20的兩側(cè)均設(shè)置有電極,且電極的至少一部分嵌設(shè)在液流框30的電極容納開孔內(nèi)。由于本發(fā)明中電極具有滲透性好、反應(yīng)充分的特點(diǎn),因而能夠有效提高液流電池的性能、延長了液流電池的使用壽命。
[0045]如圖1和圖4所示的優(yōu)選實(shí)施方式中,液流電池還包括雙極板40,雙極板40設(shè)置在液流框30的外側(cè),且雙極板40與液流框30、電極均貼合設(shè)置。
[0046]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。
[0047]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,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,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】
1.一種電極,其特征在于,包括多孔疏松材料制成的本體(10),所述本體(10)具有電解液流道(11),所述電解液流道(11)的兩端貫通所述本體(10)的表面,且所述電解液流道(11)為所述本體(10)上的內(nèi)部流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極,其特征在于,所述本體(10)包括: 第一本體(12); 第二本體(13),所述第一本體(12)的朝向所述第二本體(13) —側(cè)的表面具有第一導(dǎo)流槽(12a),所述第一導(dǎo)流槽(12a)與所述第二本體(13)之間形成所述電解液流道(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第二本體(13)的朝向所述第一本體(12)一側(cè)的表面具有第二導(dǎo)流槽(13a),所述第二導(dǎo)流槽(13a)與所述第一導(dǎo)流槽(12a)之間形成所述電解液流道(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第一本體(12)還具有阻流部,所述阻流部設(shè)置在所述第一導(dǎo)流槽(12a)的槽壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極,其特征在于,所述阻流部是設(shè)置在所述第一導(dǎo)流槽(12a)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導(dǎo)流槽(12a)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導(dǎo)流槽(12a)的延伸方向間隔排列設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極,其特征在于,所述第一導(dǎo)流槽(12a)的槽壁上具有第一導(dǎo)引凹部(12b),所述第二導(dǎo)流槽(13a)的槽壁上具有第二導(dǎo)引凹部(13b),所述第二導(dǎo)引凹部(13b)與所述第一導(dǎo)引凹部(12b)形成沿所述電解液流道(11)的延伸方向設(shè)置的螺旋形導(dǎo)引流道。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第一本體(12)的遠(yuǎn)離所述第二本體(13)一側(cè)的表面具有第三導(dǎo)流槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第二本體(13)的遠(yuǎn)離所述第一本體(12) 一側(cè)的表面具有第四導(dǎo)流槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述本體(10)還包括至少一個(gè)第三本體,所述第三本體、所述第一本體(12)和所述第二本體(13)疊置,所述第三本體朝向所述第一本體(12) —側(cè)的表面具有第五導(dǎo)流槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極,其特征在于,所述第五導(dǎo)流槽與所述第一導(dǎo)流槽(12a)連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第一導(dǎo)流槽(12a)為多個(gè),多個(gè)所述第一導(dǎo)流槽(12a)平行排列設(shè)置在所述第一本體(12)上,且每個(gè)所述第一導(dǎo)流槽(12a)的兩端貫通所述第一本體(12)的端面設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極,其特征在于,所述第一導(dǎo)流槽(12a)為蛇形導(dǎo)流槽。
13.一種液流電池,包括電極、離子交換膜(20)和液流框(30),其特征在于,所述電極是權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的電極,所述離子交換膜(20)的兩側(cè)均設(shè)置有所述電極,且所述電極的至少一部分嵌設(shè)在所述液流框(30)的電極容納開孔內(nèi)。
【文檔編號】H01M10/18GK104269561SQ201410559544
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】殷聰, 湯浩, 羅仁超, 宋亞婷 申請人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司