液流电池双极板

本发明涉及液流电池，尤其有关于一种液流电池双极板。

背景技术：

1、目前，随着可再生清洁能源技术的使用和普及，我国应用风能发电和太阳能发电的技术产品日益增多，其中，高寒地区往往是太阳能利用最佳区，截至2022年底，我国高寒地区光伏发电站总计4188.9mwh，占全国光伏发电站的10.7％，是新型电力系统新能源建设的主战场。但是，风能发电和太阳能发电存在不稳定、不连续和不可控的缺点，而对可再生能源的电力并网和大规模利用必须要克服以上缺点，因此，风能和太阳能的普及应用必然要与大容量的储能装置相配套，并且高寒地区温度偏低，急需低温长时储能电池技术将不稳定、不连续和不可控的电能调制成为平滑输出的可并网、可持续的有用能源。

2、电化学液流电池简称液流电池，是一种新型的电化学储能装置，不仅可以用作太阳能、风能发电过程配套的储能装置，还可以用于电网调峰，提高电网稳定性，保障电网安全。目前主流电化学液流电池产品有钒液流电池、锌溴液流电池等，他们均采用了离子膜隔离双循环结构，结构较为复杂，相比之下，锌镍液流电池存在显著优势，具有比能量高、开路电压高、工作温度范围宽的特点，且锌镍液流电池原材料丰富、无污染，可作为新能源低温长时储能电池首选，但是普遍存在循环寿命短的缺点。液流电池对双极板的要求极为苛刻，从功能方面，要求双极板材料是电与热的良导体、具有一定的强度以及较高的气体致密性等；从稳定性方面，要求双极板在电池不同电解液环境下具有耐腐蚀性、各项性能稳定和无污染；从产品化方面，要求双极板材料在减薄的同时，易加工成型、成本低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种液流电池双极板，解决现有技术中电解液在液流电池双极板上流动不均、流速不稳定进而导致液流电池循环寿命短的问题。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供一种液流电池双极板，包括：

4、双极板主体，具有双极板以及与所述双极板相接的进液流道、出液流道，所述双极板上开设有流道结构，所述进液流道通过所述流道结构与所述出液流道相连通；

5、扰流结构，布置在所述进液流道与所述双极板的连接处，所述扰流结构具有至少一级扰流凸台，至少一级所述扰流凸台能将流入所述进液流道的电解液均匀分配至所述流道结构内。

6、在一具体实施例中，所述流道结构具有宽窄不一的多条分支流道，沿所述双极板的电流传导方向，多条所述分支流道自所述双极板的中部向外由窄至宽的间隔设置。

7、在一具体实施例中，所述进液流道和所述出液流道分别与所述双极板的中部相连，沿所述双极板的电流传导方向，多条所述分支流道的宽度自所述双极板的中部向外对称设置。

8、在一具体实施例中，所述扰流凸台为多级，各级所述扰流凸台沿液流电池双极板上的电解液流动方向f间隔设置，每级所述扰流凸台包括至少一个凸台，各级所述扰流凸台的凸台数量沿液流电池双极板上的电解液流动方向f依次增加。

9、在一具体实施例中，所述进液流道和所述出液流道分别与所述双极板的中部相连，沿液流电池双极板上的电解液流动方向f，各级所述扰流凸台的多个所述凸台自所述双极板的中部向外对称布置。

10、在一具体实施例中，多级所述扰流凸台包括一级扰流凸台、二级扰流凸台、以及三级扰流凸台，所述一级扰流凸台、所述二级扰流凸台、以及所述三级扰流凸台，沿朝向所述双极板的方向依次间隔设置；其中，所述一级扰流凸台的凸台数量为1个～2个，所述二级扰流凸台的凸台数量为2个～5个，所述三级扰流凸台的凸台数量大于或等于7个。

11、在一具体实施例中，所述出液流道与所述双极板的连接处设有所述扰流结构，所述双极板与所述进液流道之间、所述双极板与所述出液流道之间分别连接有凸台板，所述凸台板的宽度朝向所述双极板的方向加宽设置。

12、在一具体实施例中，所述凸台板的侧边与所述双极板的侧边之间的夹角为20°～35°。

13、在一具体实施例中，所述双极板、所述凸台板、所述进液流道和所述出液流道一体成型设置。

14、在一具体实施例中，所述凸台板与所述双极板的外周缘连接有板框，所述板框与所述双极板之间留有间距为3cm～4cm的间隙。

15、本发明的特点及优点是：

16、1、本发明的液流电池双极板通过设置扰流结构和流道结构，使电解液在双极板表面均匀、稳定地流动，进而降低电解液压降，减少能量损失，加快反应速度，提高了电池的使用寿命。

17、2、本发明的液流电池双极板通过设置梯形状的凸台板，节省了传统矩形板状顶角上的过度用料，降低了制造成本。

18、3、本发明的液流电池双极板的双极板主体为一体成型，制造工艺简单，容易获得。

技术特征：

1.一种液流电池双极板，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液流电池双极板，其特征在于，所述流道结构具有宽窄不一的多条分支流道，沿所述双极板的电流传导方向，多条所述分支流道自所述双极板的中部向外由窄至宽的间隔设置。

3.根据权利要求2所述的液流电池双极板，其特征在于，所述进液流道和所述出液流道分别与所述双极板的中部相连，沿所述双极板的电流传导方向，多条所述分支流道的宽度自所述双极板的中部向外对称设置。

4.根据权利要求1所述的液流电池双极板，其特征在于，所述扰流凸台为多级，各级所述扰流凸台沿液流电池双极板上的电解液流动方向间隔设置，每级所述扰流凸台包括至少一个凸台，各级所述扰流凸台的凸台数量沿液流电池双极板上的电解液流动方向依次增加。

5.根据权利要求4所述的液流电池双极板，其特征在于，所述进液流道和所述出液流道分别与所述双极板的中部相连，沿液流电池双极板上的电解液流动方向f，各级所述扰流凸台的多个所述凸台自所述双极板的中部向外对称布置。

6.根据权利要求4或5所述的液流电池双极板，其特征在于，多级所述扰流凸台包括一级扰流凸台、二级扰流凸台、以及三级扰流凸台，所述一级扰流凸台、所述二级扰流凸台、以及所述三级扰流凸台，沿朝向所述双极板的方向依次间隔设置；其中，所述一级扰流凸台的凸台数量为1个～2个，所述二级扰流凸台的凸台数量为2个～5个，所述三级扰流凸台的凸台数量大于或等于7个。

7.根据权利要求1所述的液流电池双极板，其特征在于，所述出液流道与所述双极板的连接处设有所述扰流结构，所述双极板与所述进液流道之间、所述双极板与所述出液流道之间分别连接有凸台板，所述凸台板的宽度朝向所述双极板的方向加宽设置。

8.根据权利要求7所述的液流电池双极板，其特征在于，所述凸台板的侧边与所述双极板的侧边之间的夹角为20°～35°。

9.根据权利要求7所述的液流电池双极板，其特征在于，所述双极板、所述凸台板、所述进液流道和所述出液流道一体成型设置。

10.根据权利要求7所述的液流电池双极板，其特征在于，所述凸台板与所述双极板的外周缘连接有板框，所述板框与所述双极板之间留有间距为3cm～4cm的间隙。

技术总结
本发明公开了一种液流电池双极板，涉及液流电池技术领域，包括双极板主体、和设于双极板主体上的扰流结构，其中，双极板主体包括双极板以及与双极板相连接的进液流道、出液流道，双极板上开设有将进液流道和出液流道连通的流道结构；扰流结构具有至少一级扰流凸台，扰流结构设于进液流道与双极板的连接处，扰流结构的扰流凸台能将流入进液流道的电解液均匀地分配至流道结构内。如此，本发明的液流电池双极板通过设置扰流结构和流道结构，使电解液在双极板表面均匀、稳定地流动，进而降低电解液压降，减少能量损失，加快反应速度，提高了电池的使用寿命。

技术研发人员：曾睎,徐泉,徐春明
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16