專利名稱：一種液流電池的密封結構及其電堆的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液流電池，特別是一種質子交換膜液流電池的密封結構及其電堆。
背景技術：
目前，釩液流電池的密封問題一直是困擾釩液流電池使用壽命的一個技術問題。現有技術中的釩液流電池電堆由 至少兩個電池單元組成，且各電池單元相互疊加。如圖5所示，鑰;液流電池單元包括有液流框21、電極(圖中未示)、雙極板22、隔膜(圖中未示)。雙極板22與液流框21連接處采用密封圈23，該密封圈23通過膠水粘貼在液流框21上。兩個單電池之間設置有雙極板22，分設于雙極板22兩側的兩個密封圈23之間呈分體式不連接狀，通過兩個密封圈23的擠壓進行固定，但雙極板22與兩個密封圈23之間不連接。這種安裝結構的釩液流電池電堆在使用過程中因兩個密封圈是分體狀，這樣電池電堆裝配過程中重復的部件較多，導致裝配過程復雜，容易出現漏裝、錯裝現象。而且雙極板做成與液流框大小一致并開有進出液流孔。因為雙極板開有液流孔，在電池長時間運行后，雙極板會被電解液浸蝕，并發生漏液或正負極串液，從而使電池電堆功率下降，甚至還可能造成電池損毀，無法工作。

發明內容
本發明鑒于以上問題，提供一種液流電池的密封結構及其電堆，其能簡單實現雙極板的密封并能提高雙極板的利用率，減小液流電池的成本，該結構簡單可靠、容易加工，既防止外漏，也可防止內漏(陰陽極串液)。為解決上述技術問題，本發明采用的一種技術方案是一種液流電池的密封結構，包括相鄰接的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框，該第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處設有凹槽，該凹槽內嵌設密封圈；該凹槽的深度小于密封圈的厚度，且該密封圈為一體化設計的“回”字形結構，其截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開口面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條；雙極板裝設在U形槽里的上、下突條之間，且上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些；相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間通過端板螺栓鎖緊。為解決上述技術問題，本發明采用的另一種技術方案是一種液流電池電堆，包括串接在一起的多個液流電池，該多個液流電池的相鄰接的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處設有凹槽，該凹槽內嵌設密封圈；該凹槽的深度小于密封圈的厚度，且該密封圈為一體化設計的“回”字形結構，其截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開口面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條；雙極板裝設在U形槽里的上、下突條之間，且上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些；相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間通過端板螺栓鎖緊。上述方案的進一步改進為，該密封圈采用丁腈橡膠制成，硬度為60。
上述方案的另一進一步改進為，該密封圈的U形槽內的上、下突條互相錯開。與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為本發明的密封圈采用一體化設計的“回”字形結構，其截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開口面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條。裝配時，雙極板先裝入密封圈里，再把密封圈與雙極板一起裝到第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處的凹槽里，因此雙極板不需開孔，大大節約了雙極板的材料。該凹槽的深度小于密封圈的厚度，上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些，相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框利用端板螺栓的垂直壓力壓緊密封圈，使兩個單電池之間的正、負極液流框之間實現密封，同時，密封圈受壓，U形槽里的上、下突條進一步對雙極板產生壓緊力，從而使雙極板密封，不產生正負極漏液。當電堆通電解液運行時，由于密封圈的U形槽開口面向液體流場反應區域，借助電池內部液體與大氣壓的壓力差，使得密封圈的開口張開，密封圈與正、負液流框間的密封面貼得更緊，在密封槽(即U型槽)內形成自鎖緊，通過自鎖(壓)緊模式保證液體不外漏，密封效果好，加強了液流電池的密封性能，提高了液流電池的穩定性和安全性。總而言之，本發明結構簡單，加工技術容易實現，不用增加復雜的多余密封零件，可以實現長時間密封并且可以不用粘結劑，同時雙極板不開孔，節約了裝配時間與材料，降低了成本。


下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步說明。圖I是本發明密封圈的外形圖。圖2是圖I的A處截面圖。圖3是本發明密封結構的截面圖。圖4是用本發明的密封結構組裝后的液流電堆的截面圖。圖5是液流電池密封結構改進前帶密封條的密封結構截面圖。圖中1.雙極板，2.正極液流框，3.負極液流框，4.密封圈，5.上突條，6.下突條，7.凹槽。
具體實施例方式如圖I-圖4所示，本發明液流電池的密封結構包括相鄰接的第一電池正極液流框2和第二電池負極液流框3，第一電池正極液流框2和第二電池負極液流框3的外側相鄰接處設有凹槽7。該凹槽7內嵌設密封圈4，該凹槽7的深度a小于密封圈4的厚度b，且該密封圈4為一體化設計，采用丁腈橡膠制成，硬度為60。密封圈4的外形是一個“回”字形，其截面采用倒U形槽結構。該密封圈4的U形槽里的上下兩面都分別設有上突條5及下突條6，上、下突條(5、6)互相錯開。雙極板I裝設在密封圈4的U形槽里的上、下突條(5、6)之間，且上、下突條(5、6)之間的距離比雙極板I的厚度稍微小一些，這樣可以利用密封圈
4的彈性，把雙極板I裝進密封圈4的U形槽里，且U形槽里的上、下突條(5、6)受壓對雙極板I產生預緊力。這樣如圖4所示，當多個單電池組合在一起形成電堆時，兩個單電池的液流框組裝時可利用端板螺栓的垂直壓力壓緊密封圈4，使兩個單電池之間的正、負液流框之間實現密封，同時，密封圈4受壓，U形槽里的上、下突條5、6進一步對雙極板I產生壓緊力，從而使雙極板I密封，不產生正負極漏液。當電堆通電解液運行時，由于密封圈4的U形槽開口面向液體流場反應區域，借助電池內部液體與大氣壓的壓力差，使得密封圈4的開口張開，密封圈4與正、負極液流框間的密封面貼得更緊，在密封槽(即U型槽)內形成自鎖緊，通過自鎖(壓)緊模式保證液體不外漏，密封效果好，加強了液流電池的密封性能，提高了 液流電池的穩定性和安全性。
權利要求
1.一種液流電池的密封結構，包括相鄰接的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框，其特征在于，第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處設有凹槽，該凹槽內嵌設密封圈；該凹槽的深度小于密封圈的厚度，且該密封圈為一體化設計的“回”字形結構，其截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開ロ面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條；雙極板裝設在U形槽里的上、下突條之間，且上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些；相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間通過端板螺栓鎖紫。
2.根據權利要求I所述的ー種液流電池的密封結構，其特征在于，該密封圈采用丁腈橡膠制成，硬度為60。
3.根據權利要求I或2所述的ー種液流電池的密封結構，其特征在于，該密封圈的U形槽內的上、下突條互相錯開。
4.一種液流電池電堆，包括串接在一起的多個液流電池，其特征在干，該多個液流電池的相鄰接的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處設有凹槽，該凹槽內嵌設密封圈；該凹槽的深度小于密封圈的厚度，且該密封圈為一體化設計的“回”字形結構，其截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開ロ面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條；雙極板裝設在U形槽里的上、下突條之間，且上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些；相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間通過端板螺栓鎖緊。
5.根據權利要求4所述的ー種液流電池電堆，其特征在于，該密封圈采用丁腈橡膠制成，硬度為60。
6.根據權利要求4或5所述的ー種液流電池電堆，其特征在干，該密封圈的U形槽內的上、下突條互相錯開。
全文摘要
一種液流電池的密封結構及其電堆，該液流電池密封結構包括相鄰接的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框，該第一電池正極液流框和第二電池負極液流框的外側相鄰接處設有凹槽，該凹槽內嵌設密封圈；該凹槽的深度小于密封圈的厚度，且該密封圈的截面采用倒U形槽結構，且該密封圈的U形槽開口面向液體流場反應區域，U形槽里的上下兩面分別設有上突條及下突條；雙極板裝設在U形槽里的上、下突條之間，且上、下突條之間的距離比雙極板的厚度稍微小一些；相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間通過端板螺栓鎖緊。該液流電池電堆包括串接在一起的多個液流電池，該多個液流電池相鄰的第一電池正極液流框和第二電池負極液流框之間采用上述液流電池密封結構。
文檔編號H01M8/02GK102867974SQ20121036154
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者吳偉雄, 胡永清, 吳筱娟, 易威正, 劉維, 尹興榮, 向小艷, 鄧敏, 王忠明, 蕭榮滔, 呂善光 申請人:貴州省岑鞏縣銀峰礦業有限公司長沙分公司