具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆，旨在提供一种结构紧凑、体积小且能量密度大的具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆。该装置包括分别位于双极层两侧并通过双极层串联在一起的两个单电池微流道层，其中第一单电池微流道层由第一正极电解液液流层和第一负极电解液液流层组成，第二单电池微流道层由第二正极电解液液流层和第二负极电解液液流层组成，在第一正极电解液液流层和前端盖层之间设置有正电极层和第一衬垫层，在第二负极电解液液流层和后端盖层之间设置有负电极层和第二衬垫层，第一正极电解液液流层、第一负极电解液液流层、第二正极电解液液流层和第二负极电解液液流层上均设置有S形的微流道。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种微流控液流电池电堆，特别涉及ー种具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆，属于电化学工程与エ业装置

技术介绍
随着世界能源与环境问题日益突出，风能、太阳能、生物质能、海洋能等可再生能源为人们所重视，这些可再生能源生成电能时具有不连续性和难以预测性，需要一个大规模储存电能的介质。传统液流电池电堆因其结构简単、转化效率高、零排放、启动快速等优点，被用于大规模储能，但传统液流电池电堆存在制造成本高、体积过大、不易携帯、能量密度低等诸多问题。微流控液流电池是ー个小型化无薄膜液流电池，舍弃了传统的用于分隔正负极电解液的质子交換膜，采用微流控技术使正负极电解液在微流道中以层流方式缓慢流动且不发生混合现象，工作时质子由负极扩散到正极，电子由负极经过外电路流向正扱，质子与电子结合形成回路。采用微流控液流电池技术产生了微流控液流电池电堆，现有的微流控液流电池电堆的缺陷是微流道没有充分利用空间，造成电池电堆体积过大、结构不紧凑、浪费材料，进而降低了微流控液流电池电堆的能量密度，影响其性能。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供ー种结构紧凑、体积小且能量密度大的具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆。该装置采用双极层将两个单电池微流道层串联在一起，每个单电池微流道层均由正极电解液液流层和负极电解液液流层组成，在每个正极电解液液流层和负极电解液液流层上均设置有S形的微流道，在各单电池微流道层和前后端盖之间分别设置正电极层和负电极层。也可以将两个以上的单电池微流道层通过在各单电池微流道层之间设置的双极层串联在一起，以提高电池电堆的电压。本技术通过下述技术方案予以实现ー种具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆，它包括分别位于双极层6两侧并通过双极层6串联在一起的两个单电池微流道层，其中第一单电池微流道层由第一正极电解液液流层4和第一负极电解液液流层5组成，第二单电池微流道层由第二正极电解液液流层7和第二负极电解液液流层8组成；第一正极电解液液流层4的外侧设置有正电极层3，正电极层3的外侧设置有第一衬垫层2，第一衬垫层2的外侧设置有前端盖层I ;第ニ负极电解液液流层8的外侧设置有负电极层9，负电极层9的外侧设置有第二衬垫层10，第二衬垫层10的外侧设置有后端盖层11 ;第一正极电解液液流层4上设置有S形的第一正极电解液液流层微流道15，第一负极电解液液流层5上设置有S形的第一负极电解液液流层微流道18，第二正极电解液液流层7上设置有S形的第二正极电解液液流层微流道21，第二负极电解液液流层8上设置有S形的第二负极电解液液流层微流道24。所述的前端盖层I的下部设置有正极电解液入口 12和负极电解液入口 13，分别用于正极电解液28和负极电解液29流入；所述的后端盖层11的上部设置有负极电解液出ロ 26和正极电解液出ロ 27，分别用于负极电解液29和正极电解液28的流出；所述的第一衬垫层2和正电极层3的下部分别设置两个孔；所述的第二衬垫层10和负电极层9的上部分别设置两个孔；所述的第一正极电解液液流层4、第一负极电解液液流层5、双极层6、第ニ正极电解液液流层7和第二负极电解液液流层8的上部与下部分别设置有两个孔；第一正极电解液液流层4下部左侧孔为第一正极电解液液流层微流道入口 16，第一正极电解液液流层4上部右侧孔为第一正极电解液液流层微流道出ロ 14 ;第一负极电解液液流层5下部右侧孔为第一负极电解液液流层微流道入口 19，第一负极电解液液流层5上部左侧孔为第一负极电解液液流层微流道出口 17 ;第二正极电解液液流层7下部左侧孔为第二正极电解液液流层微流道入口 22，第二正极电解液液流层7上部右侧孔为第二正极电解液液流层微流道出ロ 20 ;第二负极电解液液流层8下部右侧孔为第二负极电解液液流层微流道入口25，第二负极电解液液流层8上部左侧孔为第二负极电解液液流层微流道出ロ 23。所述的第一正极电解液液流层微流道15、第一负极电解液液流层微流道18、第二正极电解液液流层微流道21和第二负极电解液液流层微流道24的中间部分为直流道；第一正极电解液液流层微流道15的直流道和第一负极电解液液流层微流道18的直流道接触并相通构成反应室；第二正极电解液液流层微流道21的直流道和第二负极电解液液流层微流道24的直流道接触并相通构成反应室；所述的第一正极电解液液流层微流道入口 16和第一正极电解液液流层微流道出ロ 14分别与第一正极电解液液流层微流道15相通；所述的第一负极电解液液流层微流道入口 19和第一负极电解液液流层微流道出口 17分别与第一负极电解液液流层微流道18相通；所述的第二正极电解液液流层微流道入口 22和第ニ正极电解液液流层微流道出ロ 20分别与第二正极电解液液流层微流道21相通；所述的第二负极电解液液流层微流道入口 25和第二负极电解液液流层微流道出口 23分别于第二负极电解液液流层微流道24相通。所述的正电极层3和负电极层9的中间部位设置有倒“T”形石墨板；所述的双极层6的中间部位设置有“一”字形石墨板；所述的前端盖层I、第一衬垫层2、正电极层3、第一正极电解液液流层4、第一负极电解液液流层5、双极层6、第二正极电解液液流层7、第二负极电解液液流层8、负电极层9、第二衬垫层10和后端盖层11均为采用聚丙烯材料的薄板形构件。所述的单电池微流道层也可以增加为两个以上，同时要增加双极层，使得各单电池微流道层之间都有ー个双极层，通过各双极层将各单电池微流道层串联在一起，其他结构不变。本技术的有益效果是(I)采用微流控技术使电池电堆小型化、无膜化；(2)结构紧凑、体积小、能量密度大；(3)可以通过增加单电池微流道层的数量提高电堆电压。附图说明图I是具有双S形微流道结构的微流控液流电池电堆结构示意图；图2是前端盖层结构示意图；图3是第一衬垫层结构示意图；图4是正电极层结构示意图；图5是第一正极电解液液流层结构示意图；图6是第一负极电解液液流层结构示意图；图7是双极层结构示意图；图8是第二正极电解液 液流层结构示意图；图9是第二负极电解液液流层结构示意图；图10是负电极层结构示意图；图11是第二衬垫层结构示意图；图12是后端盖层结构示意图。图中1.前端盖层2.第一衬垫层3.正电极层4.第一正极电解液液流层5.第一负极电解液液流层6.双极层7.第二正极电解液液流层8.第二负极电解液液流层9.负电极层10.第二衬垫层11.后端盖层12.正极电解液入口 13.负极电解液入口14.第一正极电解液液流层微流道出口 15.第一正极电解液液流层微流道16.第一正极电解液液流层微流道入口 17.第一负极电解液液流层微流道出口 18.第一负极电解液液流层微流道19.第一负极电解液液流层微流道入口 20.第二正极电解液液流层微流道出ロ 21.第二正极电解液液流层微流道22.第二正极电解液液流层微流道入口 23.第二负极电解液液流层微流道出口 24.第二负极电解液液流层微流道25.第二负极电解液液流层微流道入口 26.负极电解液出口 27.正极电解液出口 28.正极电解液29.负极电解液具体实施方式下面參照附图进一步说明本技术的具体内容及其具体实施方式。图I是具有双S形微流道结构的微流控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：左春柽，刘鹏，郭晓宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：