專利名稱：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。該類電池具有使用壽命長，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，近年來全釩氧化還原液流電池逐漸成為大容量儲能電池研究的重點(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，將正負(fù)極電解液分別存儲于兩個儲液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動活性電解液至反應(yīng)場所(電池堆)再回至儲液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過程。在全釩氧化還原液流電池儲能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個系統(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N個液流電池的堆疊組成電池堆6。如圖2所示，由電池堆6，正極儲液罐71，負(fù)極儲液罐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)部電解液的流動一般靠多孔電極的滲透傳質(zhì)，這種電解液的流動方式一方面導(dǎo)致電池堆內(nèi)液流壓差很大，泵消耗過高，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，電解液流動不均勻的問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，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)流通道為一個或多個。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為一個，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，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)流通道交錯排布；或者C、導(dǎo)流通道被分為平行設(shè)置的多個導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個導(dǎo)流通道，且相鄰導(dǎo)流通道組中導(dǎo)流通道交錯排布；或者D、導(dǎo)流通道被分為平行設(shè)置的多個導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個導(dǎo)流通道，且每個導(dǎo)流通道組中的各導(dǎo)流通道之間交錯排布。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)流通道為一個或多個，第二導(dǎo)流通道為一個或多個。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)有多個第一導(dǎo)流通道，且該多個第一導(dǎo)流通道被分為多個第一導(dǎo)流通道 組，相鄰兩個第一導(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)置的多個第一導(dǎo)流通道，且相鄰的第一導(dǎo)流通道交錯排布；或者F、多孔電極上設(shè)有一個或多個“T”字形導(dǎo)流通道組，“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個第一導(dǎo)流通道和一個朝向該第一導(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)流通道組為多個時，相鄰的兩個“T”字形導(dǎo)流通道組中，兩個第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個第一導(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)有一個或多個“ I ”字形導(dǎo)流通道組，“ I ”字形導(dǎo)流通道組包括平行相對設(shè)置的兩個第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向兩個第一導(dǎo)流通道中部的一個第二導(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)流通道組為多個時，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)有一個或多個“Z”字形導(dǎo)流通道組，“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個第一導(dǎo)流通道和一個第二導(dǎo)流通道，兩個第一導(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)流通道組為多個時，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)，液流框相對平行的兩個邊框內(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?，第一橫向?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，減少了多孔電極對電解液流動造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動所需的液流壓差；而且，電解液在導(dǎo)流通道中流動時，向?qū)Я魍ǖ纼蓚?cè)的多孔電極中均勻滲透，提高了液流流動的均一性，減少了因電解液流動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)。下面將參照圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖構(gòu)成本說明書的一部分、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，并與說明書一起用來說明本實(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對電解液流動造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動所需的液流壓差，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中流動時，向?qū)Я魍ǖ?1兩側(cè)的多孔電極3中均勻滲透，提高了液流流動的均一性，減少了因電解液流動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。本實(shí)用新型的多孔電極3的導(dǎo)流通道31為一個或多個。在多孔電極3上設(shè)計導(dǎo)流通道31的目的是減少多孔電極3內(nèi)部對電解液的阻力作用并實(shí)現(xiàn)對電解液的導(dǎo)流作用，因此，無論導(dǎo)流通道31的數(shù)目為一個還是多個都可以起到對電解液的導(dǎo)流作用從而實(shí)現(xiàn)電解液在多孔電極3內(nèi)部均一流動的效果。當(dāng)導(dǎo)流通道31為一個時，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，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。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個時，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的方向減小時，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路線的延長電解液的流速減慢，導(dǎo)致對多孔電極區(qū)域產(chǎn)生的液體壓強(qiáng)變小、電解液流速進(jìn)一步減小的問題。采用排布方式A，導(dǎo)流通道31內(nèi)的電解液對其要流過的多孔電極區(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，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的方向減小。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個時，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的方向減小，都可以使相鄰的導(dǎo)流通道31之間對電解液流動產(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。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個時，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)置的多個導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個導(dǎo)流通道31，且相鄰導(dǎo)流通道組中導(dǎo)流通道31交錯排布。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，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所需的液流壓差在多孔電極3內(nèi)部實(shí)現(xiàn)均一流動。當(dāng)多孔電極3中的導(dǎo)流通道31為多個時，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)置的多個導(dǎo)流通道組，導(dǎo)流通道組中包括多個導(dǎo)流通道31，且每個導(dǎo)流通道組中的各導(dǎo)流通道31之間交錯排布。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)部均一流動的效果。上述實(shí)施例的第一導(dǎo)流通道為一個或多個，第二導(dǎo)流通道為一個或多個。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，第一導(dǎo)流通道和第二導(dǎo)流通道的個數(shù)可以根據(jù)導(dǎo)流通道的具體設(shè)計方式選擇，無論導(dǎo)流通道的數(shù)目為一個還是多個都可以起到對電解液的導(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)有多個第一導(dǎo)流通道，且該多個第一導(dǎo)流通道被分為多個第一導(dǎo)流通道組，相鄰兩個第一導(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)置的多個第一導(dǎo)流通道，且相鄰的第一導(dǎo)流通道31交錯排布。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多孔電極區(qū)域，每個多孔電極區(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，且相互交錯排布，這樣在每個多孔電極區(qū)域中形成一個供電解液更好地均一流動的小區(qū)域，這些小區(qū)域組合起來便得到一個內(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，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)有一個或多個“T”字形導(dǎo)流通道組，“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個第一導(dǎo)流通道和一個朝向該第一導(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)流通道組為多個時，相鄰的兩個“T”字形導(dǎo)流通道組中兩個第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個第一導(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，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“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”字形周圍的液流壓強(qiáng)均一，而且，“T”字形的個數(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)有一個或多個“ I ”字形導(dǎo)流通道組，“ I ”字形導(dǎo)流通道組包括兩個平行相對設(shè)置的兩個第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向兩個第一導(dǎo)流通道中部的一個第二導(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)流通道組為多個時，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，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”字形周圍的液流壓強(qiáng)均一，而且，“I”字形的個數(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)有一個或多個“Z”字形導(dǎo)流通道組，“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個第一導(dǎo)流通道和一個第二導(dǎo)流通道，兩個第一導(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)流通道組為多個時，且各“Z”字形導(dǎo)流通道組相互之間不連通。按照圖12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，對該“Z”字形周圍的液流產(chǎn)生均一的壓強(qiáng)，而且，“Z”字形的個數(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中電解液流動受到的阻力越小，電解液的更易實(shí)現(xiàn)均一流動的效果。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相對平行的兩個邊框內(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，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，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)為一個或多個。
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，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，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)交錯排布；或者 C、所述導(dǎo)流通道(31)被分為平行設(shè)置的多個導(dǎo)流通道組，所述導(dǎo)流通道組中包括多個所述導(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)交錯排布；或者 D、所述導(dǎo)流通道(31)被分為平行設(shè)置的多個導(dǎo)流通道組，所述導(dǎo)流通道組中包括多個所述導(dǎo)流通道(31)，且每個所述導(dǎo)流通道組中的各所述導(dǎo)流通道(31)之間交錯排布。
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)流通道為一個或多個，所述第二導(dǎo)流通道為一個或多個。
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)有多個第一導(dǎo)流通道，且該多個第一導(dǎo)流通道被分為多個第一導(dǎo)流通道組，相鄰兩個第一導(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)置的多個第一導(dǎo)流通道，且相鄰的所述第一導(dǎo)流通道交錯排布；或者 F、所述多孔電極(3)上設(shè)有一個或多個“T”字形導(dǎo)流通道組，所述“T”字形導(dǎo)流通道組包括一個所述第一導(dǎo)流通道和一個朝向該第一導(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)流通道組為多個時，相鄰的兩個所述“T”字形導(dǎo)流通道組中，兩個第二導(dǎo)流通道相互平行，兩個第一導(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)有一個或多個“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設(shè)置的兩個第一導(dǎo)流通道和兩端分別朝向所述兩個第一導(dǎo)流通道中部的一個所述第二導(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)流通道組為多個時，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)有一個或多個“Z”字形導(dǎo)流通道組，所述“Z”字形導(dǎo)流通道組包括兩個第一導(dǎo)流通道和一個第二導(dǎo)流通道，兩個所述第一導(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)流通道組為多個時，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)相對平行 的兩個邊框內(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。
專利摘要本實(shí)用新型公開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，減少了多孔電極對電解液流動造成的液流阻力，有效地降低了電解液流動所需的液流壓差；而且，電解液在導(dǎo)流通道中流動時，向?qū)Я魍ǖ纼蓚?cè)的多孔電極中均勻滲透，提高了液流流動的均一性，減少了因電解液流動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H01M8/24GK202651267SQ201220312939
公開日2013年1月2日 申請日期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 申請人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司