一种液流电池板框制造技术

一种液流电池板框，板框本体上设置有歧管进口、进口主流道，进口均流区流道，碳毡，出口均流区流道，出口主流道，歧管出口；上述结构在板框本体上对称设置；进口均流区流道和出口均流区流道覆盖碳毡两端，进口均流区流道和出口均流区流道内分别梳状设置有多个引流通道，相邻的引流通道之间通过凸台间隔。本实用新型专利技术增加了引流通道的数量，减小凸台宽度，从而提高电解液分布均匀性，避免离子膜局部烧毁以及降低电解液流动阻力，减少循环泵的能耗。均流流道采用对称分区设计，只需控制各个分区所需的流量，就能提高流量一致性。均流流道结构简单，易于加工，减少加工时间及成本，有利于商业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池板框
本技术属于液流电池领域，特别是涉及一种液流电池板框均流流道结构设计。
技术介绍
人类社会的不断发展使得对能源的需求也越来越大，不可再生能源已经无法全面满足我们的生活需求，加之我们生活的环境也因化石燃料的燃烧污染所影响。因此，大力发展可再生能源，是解决上述问题的重要途径。目前，风能、太阳能和水能是主要的可再生能源。由于受到外界的各种因素导致电力输出的不稳定和不连续，这类不稳定的电力输出会对电网影响较大。因此在电网系统中需要通过加入储能设备来实现削峰填谷，实现电力稳定输出。液流电池系统是储能设备中的一种，液流电池系统以其启动速度快，充放电响应迅速，运行安全可靠，过载过放能力强，以及液流电池系统输出功率和储存容量的因素相互独立等优点而被视为大规模储能领域最为理想的储能技术。当然，还有一些不足之处：液流电池系统结构相对复杂，材料成本较高以及很多零部件性能还有待提升。液流电池根据电解液的不同可分为：全钒、铁铬、锌溴、锌溴等液流电池。由于铁铬元素在自然界中的广泛存在，成本低廉，铁铬液流电池一直受到关注，在众多液流电池中保持着竞争优势，商业化道路也在努力推动中。在液流电池系统中，电堆是电池系统的核心零部件。电堆包括：液流板框、离子交换膜、密封垫片、双极板、多孔电极、集流板、绝缘板和端板等。由于电解液是在多孔电极上发生氧化还原反应，而液流板框的流道设计直接会影响多孔电极中电解液的均匀分布。电解液活性物质在多孔电极上分布的均匀性可以强化活性物质的传质过程，降低浓差极化损失并提高电池的电压效率。较多文献表明，电解液分布的不均匀性会导致电极材料的腐蚀，烧毁。现有市场中的板框流道与碳毡连接处的引流通道尺寸小，数量少，且接触碳毡的凸台面积较大，这使得引流通道的速度较大，同时流动阻力较高。凸台与碳毡交接面积大，容易引起局部滞液死区，导致电解液分布不均匀，引起浓差极化，碳毡温度分布也会不均匀，引发离子膜的烧毁损坏，降低电堆的使用寿命。液流电池电堆一般需运行30年左右，若电堆中有一片离子膜损坏就需要对整个电堆拆卸，所花费的成本将会十分昂贵，所以电堆的寿命是一个电堆性能的重要评价指标之一。相对于全钒液流电池，铁铬液流电池开路电压较低，在同样的功率需求下，铁铬液流电池的多孔电极反应面积也越大，越大的多孔电极面积要想电解液分布均匀，对液流板框流道的设计也越加严苛。因此，液流板框流道的布局与设计变得尤为重要。
技术实现思路
本技术目的在于针对液流板框流道的上述要求，提供一种可以提高电解液在多孔电极中均匀性，从而提高电堆性能以及寿命的液流电池板框。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种液流电池板框，包括板框本体，所述板框本体上设置有歧管进口、进口主流道，进口均流区流道，碳毡，出口均流区流道，出口主流道，歧管出口；其特征在于：所述歧管进口和歧管出口，所述进口主流道和出口主流道，所述进口均流区流道和出口均流区流道在所述板框本体上对称设置；所述进口均流区流道和出口均流区流道覆盖所述碳毡两端，所述进口均流区流道和出口均流区流道内分别梳状设置有多个引流通道，所述相邻的引流通道之间通过凸台间隔。板框采用对称设计结构简单，易于加工，减少加工时间及成本，有利于商业化应用。通过梳状设置在进口均流区流道和出口均流区流道内的引流通道，使得电解液可以均匀的分流到碳毡的每个位置，提高电解液分布均匀性，避免离子膜局部烧毁。其进一步特征在于：一侧所述凸台宽度之和为所述碳毡宽度的20-50%。通过减少凸台的宽度，减少凸台与碳毡交接面积，从而防止引起局部滞液死区，降低电解液流动阻力，减少循环泵的能耗，碳毡温度分布也会更均匀。所述进口均流区流道面积为所述碳毡面积的8%~15%，所述出口均流区流道面积为所述碳毡面积的8%~15%。进口均流区流道和出口均流区流道的面积设置可以保证足够的电解液均匀分布在碳毡内。进一步的：所述进口均流区流道和出口均流区流道分成多个分区流道，多个所述引流通道左右对称分组设置在所述分区流道内。多个分区流道的设置，使得进口主流道流入的电解液可以及时流向各个分区流道内，再分流至各个引流通道。防止靠近进口主流道的引流通道流量过大，而远离进口主流道的引流通道流量过小，提高了电解液分布的均匀性。优选的：所述分区流道从中间位置向两侧倾斜设置。进口均流区流道中的分区流道向下倾斜，使得进口主流道流入的电解液可以快速流向各个分区流道内。出口均流区流道中的分区流道向上倾斜，便于回流的电解液汇聚集中。优选：所述凸台端部和分区流道的转角处设置为圆角。圆角设置可以减少电解液流动的阻力，同时也可以避免折角处形成湍流。优选的：所述进口均流区流道和出口均流区流道分别分成10个所述分区流道，每个所述分区流道内的设置有5个所述引流通道。通过增加引流通道的数量，使得引流通道分布覆盖整个碳毡边缘，从而提高电解液分布均匀性。优选的：所述分区流道内在液流方向前端的所述凸台高度不低于后端的所述凸台高度。通过上述凸台高度的设置，使得在分区流道内的各个引流通道内的电解液流量也更为均匀，从而保证电解液在碳毡内的分布均匀性。本技术与现有市场中的板框流道结构对比，具有以下优点：（1）均流流道结构增加了引流通道的数量，减小凸台宽度，从而提高电解液分布均匀性，避免离子膜局部烧毁以及降低电解液流动阻力，减少循环泵的能耗。（2）均流流道采用对称分区设计，只需控制各个分区所需的流量，就能提高流量一致性。（3）均流流道结构简单，易于加工，减少加工时间及成本，有利于商业化应用。附图说明图1为本技术3D结构示意图。图2为本技术平面结构示意图。图3为本技术板框进口一侧均流通道分布示意图。图4是碳毡进出口质量流量分布图。具体实施方式如图1-3所示，一种液流电池板框，包括板框本体，板框本体上按照电解液流动方向设置有歧管进口1、进口主流道2，进口均流区流道3，碳毡4，出口均流区流道5，出口主流道6，歧管出口7。歧管进口1和歧管出口7，进口主流道2和出口主流道6，进口均流区流道3和出口均流区流道5在板框本体上对称设置；进口均流区流道3和出口均流区流道5覆盖碳毡4两端，进口均流区流道3和出口均流区流道5内分别梳状设置有50个引流通道9，相邻的引流通道9之间通过凸台10间隔。进口均流区流道2和出口均流区流道3分成10个分区流道8，分区流道8从中间位置向两侧倾斜设置。每个分区流道8内设置有5个引流通道9。凸台10端部和分区流道8的转角处设置为圆角。一侧所有凸台10宽度之和为碳毡4宽度的20-50%。进口均流区流道3和出口均流区流道5面积均为碳毡4面积的8%~15%。分区流道8内在液流方向前端的凸台10高度不低于后端的凸台10高度。液流电池的入口公共流道连通歧管进口1，出口公共流道连通歧管出口7，电解液由入口公共流道进入各个液流电池板框的歧管进口1，再由歧管进口1至进口主流道2，通过进口均流区流道3，将电解液均匀分布至50个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液流电池板框，包括板框本体，所述板框本体上设置有歧管进口、进口主流道，进口均流区流道，碳毡，出口均流区流道，出口主流道，歧管出口；其特征在于：所述歧管进口和歧管出口，所述进口主流道和出口主流道，所述进口均流区流道和出口均流区流道在所述板框本体上对称设置；所述进口均流区流道和出口均流区流道覆盖所述碳毡两端，所述进口均流区流道和出口均流区流道内分别梳状设置有多个引流通道，所述相邻的引流通道之间通过凸台间隔。/n

【技术特征摘要】
1.一种液流电池板框，包括板框本体，所述板框本体上设置有歧管进口、进口主流道，进口均流区流道，碳毡，出口均流区流道，出口主流道，歧管出口；其特征在于：所述歧管进口和歧管出口，所述进口主流道和出口主流道，所述进口均流区流道和出口均流区流道在所述板框本体上对称设置；所述进口均流区流道和出口均流区流道覆盖所述碳毡两端，所述进口均流区流道和出口均流区流道内分别梳状设置有多个引流通道，所述相邻的引流通道之间通过凸台间隔。


2.如权利要求1所述的液流电池板框，其特征在于：一侧所述凸台宽度之和为所述碳毡宽度的20-50%。


3.如权利要求1所述的液流电池板框，其特征在于：所述进口均流区流道面积为所述碳毡面积的8%~15%，所述出口均流区流道面积为所述碳毡面积的8%~15%。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐加辉，郭煌，
申请(专利权)人：海川太风水储能科技无锡有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32