【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及液流電池結構領域，尤其是涉及一種孔道碳氈結構。
技術介紹
1、液流電池是一種低成本、高效率、環境友好型的液流儲能電池，具有能量密度和電流效率高、裝置簡單易操縱、使用壽命長、成本低廉等優點。全釩氧化還原液流電池(全釩液流電池)在新能源發電儲能和電網調峰削谷方面，有著良好的應用前景。電堆是全釩液流電池進行電化學反應的場所，決定了系統的功率特性，電堆的性能會直接影響系統整體的性能。一個全釩液流電池電堆本質上是由多個單電池疊合串接組成，一般以壓機的方式進行疊合緊固，其內部有一套或多套電解質循環系統，而電流出入端口則是統一的一套。全釩液流單電池的主要構件包括：電極、雙極板、隔膜、端板、密封件以及其他緊固件等。
2、影響液流電池性能的因素復雜多樣，包括電池各組件材料(離子交換膜、雙極板、碳氈、電解液等)的性能參數，電池內部流體傳質的影響也至關重要。電池內部的傳質包括電解液在碳氈流道內的流動，電解液在碳氈電極內的滲透，以及電解液中的物種跨膜滲透的過程。電解液在碳氈流道內的分布不均導致電池的濃差極化大，限制了電池性能的提升。
3、碳氈中的纖維并非均勻排布，其表面也不光滑，未經修飾的碳氈其電解液入口、出口間壓差較大，電解液流動阻力大導致電極表面各處的濃差極化大，影響電池的整體性能。目前對于碳氈的流道設計集中于長條形的流道形式，由于采用在碳氈電極上挖出長條形空腔作為流道的方式，流道區域與碳氈區域的流速差異很大，進而導致流道中部兩側電極區域的流速過低，在運輸過程中會出現反應物不足的問題。因此合理設計碳氈上的微流道
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種孔道碳氈結構，降低電解液的流動阻力，改善因碳氈流道造成的電解液流速不均的問題。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、一種孔道碳氈結構，包括碳氈板，所述碳氈板上設有多個孔道，所述孔道的軸線垂直于所述碳氈板上的電解液流向，且平行于所述碳氈板的厚度方向。
4、在其中一個實施例中，多個所述孔道的高度不相同。
5、在其中一個實施例中，所述碳氈板包括靠近液流電池石墨板的第一層、靠近液流電池離子交換膜的第三層、以及位于所述第一層和第三層之間的第二層，一部分所述孔道貫穿所述第一層，另一部分所述孔道貫穿所述第一層和所述第二層，還有一部分所述孔道貫穿所述第一層、第二層和第三層。
6、在其中一個實施例中，所述碳氈板的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道在所述碳氈板的寬度方向上依次分布，形成多個孔道行組，所述孔道行組的孔道高度沿著所述電解液流向依次遞增。
7、在其中一個實施例中，所述碳氈板的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道在所述碳氈板的寬度方向上均勻分布，形成多個孔道行組，相鄰兩個所述孔道行組在所述碳氈板的長度方向上的距離相同。
8、在其中一個實施例中，相鄰兩個所述孔道行組內的孔道在寬度方向上錯位布置；
9、或，多個所述孔道行組內的孔道在寬度方向上對齊布置。
10、在其中一個實施例中，所述孔道行組包含孔道的數量沿著所述電解液流向依次遞增。
11、在其中一個實施例中，所述孔道包括圓柱形孔道，所述孔道的半徑為1mm～20mm。
12、在其中一個實施例中，所述碳氈板的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道在所述碳氈板的寬度方向上依次分布，形成多個孔道行組，多個所述孔道行組的孔徑沿著所述電解液流向依次遞減。
13、在其中一個實施例中，多個所述孔道的端面面積總和滿足如下關系：0.05s2≤s1≤0.55s2，s1為多個所述孔道的端面面積總和，s2為所述碳氈板的板面面積。
14、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：
15、1、傳統碳氈板上設置與電解液流向平行的長條形流道，低流速區占比為78.01％，上述的孔道碳氈結構，通過在碳氈板上設置了垂直于電解液流向的孔道作為流道，使得低流速區占比降低至6.12％，有效降低了電解液在碳氈板上流動的壓損，提高了電解液在碳氈板上的流速，流速分布的均勻性也顯著提高。
16、2、上述的孔道碳氈結構設置了不同高度的孔道，可以通過控制孔道的高度來控制碳氈板不同厚度位置上的電解液流速，進一步把碳氈板分為第一層、第二層和第三層，孔道高度可以分別貫穿其中一層、兩層或三層，使碳氈板的第一層、第二層和第三層上具有不同的流速，提高電解液流速分布均一性。
17、3、電解液在碳氈板上由電解液入口流向電解液出口的過程中，越靠近電解液出口的碳氈板位置流動阻力越大、流速越低，因此在碳氈板上越靠近電解液出口的位置，設置孔道的高度越大，每行孔道的數量越多，孔道的孔徑越小，用于降低碳氈板上靠近電解液出口位置的流動阻力，保證碳氈板上靠近出口位置和靠近入口位置流速接近，提升電解質供應的連續性。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種孔道碳氈結構，其特征在于，包括碳氈板(10)，所述碳氈板(10)上設有多個孔道(20)，所述孔道(20)的軸線垂直于所述碳氈板(10)上的電解液流向，且平行于所述碳氈板(10)的厚度方向。
2.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，多個所述孔道(20)的高度不相同。
3.根據權利要求2所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)包括靠近液流電池石墨板的第一層(11)、靠近液流電池離子交換膜的第三層(13)、以及位于所述第一層(11)和第三層(13)之間的第二層(12)，一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)，另一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)和所述第二層(12)，還有一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)、第二層(12)和第三層(13)。
4.根據權利要求2所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板(10)的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道(20)在所述碳氈板(10)的寬度方向上依次分布，形成多個孔道行組(30)，所述孔道行組(
5.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板(10)的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道(20)在所述碳氈板(10)的寬度方向上均勻分布，形成多個孔道行組(30)，相鄰兩個所述孔道行組(30)在所述碳氈板(10)的長度方向上的距離相同。
6.根據權利要求5所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，相鄰兩個所述孔道行組(30)內的孔道(20)在寬度方向上錯位布置；
7.根據權利要求5所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述孔道行組(30)包含孔道(20)的數量沿著所述電解液流向依次遞增。
8.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述孔道(20)包括圓柱形孔道，所述孔道(20)的半徑為1mm～20mm。
9.根據權利要求8所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板(10)的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道(20)在所述碳氈板(10)的寬度方向上依次分布，形成多個孔道行組(30)，多個所述孔道行組(30)的孔徑沿著所述電解液流向依次遞減。
10.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，多個所述孔道(20)的端面面積總和滿足如下關系：0.05S2≤S1≤0.55S2，S1為多個所述孔道(20)的端面面積總和，S2為所述碳氈板(10)的板面面積。
...【技術特征摘要】
1.一種孔道碳氈結構，其特征在于，包括碳氈板(10)，所述碳氈板(10)上設有多個孔道(20)，所述孔道(20)的軸線垂直于所述碳氈板(10)上的電解液流向，且平行于所述碳氈板(10)的厚度方向。
2.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，多個所述孔道(20)的高度不相同。
3.根據權利要求2所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)包括靠近液流電池石墨板的第一層(11)、靠近液流電池離子交換膜的第三層(13)、以及位于所述第一層(11)和第三層(13)之間的第二層(12)，一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)，另一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)和所述第二層(12)，還有一部分所述孔道(20)貫穿所述第一層(11)、第二層(12)和第三層(13)。
4.根據權利要求2所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)的寬度方向與所述電解液流向垂直，所述碳氈板(10)的長度方向與所述電解液流向平行，多個所述孔道(20)在所述碳氈板(10)的寬度方向上依次分布，形成多個孔道行組(30)，所述孔道行組(30)的孔道(20)高度沿著所述電解液流向依次遞增。
5.根據權利要求1所述的一種孔道碳氈結構，其特征在于，所述碳氈板(10)的寬度方向與所述電解液流向垂直，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：江雨晨，鐘建英，季文姣，高濤，曾勝，林存龍，
申請(專利權)人：中國電氣裝備集團科學技術研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。