CN206134824U - 一种用于全钒液流电池的液流框 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于全钒液流电池的液流框，包括中空的框体，在框体正面设有进液端和出液端，在进液端和出液端分别对应设置有进液口和出液口，且进液口与出液口分别位于液流框两侧的对角位置，进液端和出液端为下凹结构，且进液端与出液端成中心对称；在进液端设置有与进液口相连的进液端主流道，以及两级进液端分流道，在出液端设置有与出液口相连的出液端主流道，以及两级出液端分流道，通过进液口、进液端主流道、两级进液端分流道、框体的中空部分、两级出液端分流道、出液端主流道和出液口形成电解液通道。通过本实用新型能够改善电解液进入多孔电极的均匀性，提高电池的单位电流密度，降低局部温度过高的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，更为具体地涉及一种用于全钒液流电池的液流框。
背景技术
全钒液流电池是一种高效大容量储能电池，其具有能量转换效率高、运行安全、功率和容量可独立设计、使用寿命长等优点，因此，在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。
全钒液电池是将不同价态的钒离子溶液作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储液罐中。在对电池充、放电时，通过泵使电解液在储液罐与电堆之间强制循环流动，并在电堆中完成氧化还原反应，实现电池的充放电功能。因此，电解液在电极上能否均匀分布将直接影响电池各个局部的氧化还原反应，从而影响电池的各项整体功能。
液流框是将电解液从储液罐导入多孔电极的必经流域，其能否合理均匀地将电解液分布到多孔电极反应区具有非常重要的意义。电解液一旦分布不均，就会降低电极的单位电流密度，引起电堆局部温度过高，缩短电池的使用寿命。因此，液流框的设计在全钒液流电池的电堆设计中具有至关重要的作用。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于全钒液流电池的液流框，以优化液流框的分流作用，使最终流入多孔电极的电解液流速均一，提高电极的单位电流密度，降低电堆局部温度过高的风险。
本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框，包括中空的框体，在框体正面设有进液端和出液端，在进液端和出液端分别对应设置有进液口和出液口，且进液口与出液口分别位于框体两侧的对角位置，进液端和出液端为下凹结构，且进液端与出液端成中心对称；在进液端设置有与进液口相连的进液端主流道，以及与进液端主流道相连的进液端分流道，在出液端设置有与出液口相连的出液端主流道，以及与出液端主流道相连的出液端分流道；其中，进液端分流道包括进液端第一级分流道和进液端第二级分流道，出液端分流道包括出液端第一级分流道和出液端第二级分流道，进液端第一级分流道和出液端第一级分流道均为连续通畅的三维多孔结构，进液端第二级分流道和出液端第二级分流道均为并排设置的挡板结构，进液端第一级分流道与进液端主流道相连，进液端第二级分流道与进液端第一级分流道相连，框体的中空部分分别与进液端第二级分流道和出液端第二级分流道相连，出液端第二级分流道与出液端第一级分流道相连，出液端第一级分流道与出液端主流道相连，通过进液口、进液端主流道、进液端第一级分流道、进液端第二级分流道、框体的中空部分、出液端第二级分流道、出液端第一级分流道、出液端主流道和出液口形成电解液通道。
此外，优选的结构为：在进液端第一级分流道的左右两侧设置有固定进液端第一级分流道的第一固定部件，且进液端第一分流道与进液端主流道和进液端第二分流道之间均有间隙；在出液端第一级分流道的左右两侧设置有固定出液端第一级分流道的第二固定部件，且出液端第一分流道与出液端主流道和出液端第二分流道之间均有间隙。
此外，优选的结构为：第一固定部件和第二固定部件为凸起的固定柱或凹槽。
此外，优选的结构为：三维多孔结构的孔隙率均大于55％。
此外，优选的结构为：进液端第二级分流道和出液端第二级分流道均由圆柱形、圆角梭子形或圆角矩形的挡板并排间断连接而成，进液端第二级分流道和出液端第二级分流道的流道空隙率均大于40％。
此外，优选的结构为：框体的中空部分为多孔电极反应区。
此外，优选的结构为：在框体两侧设置有隔膜定位孔。
此外，优选的结构为：隔膜定位孔等距间隔设置在框体的左右两侧。
本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框具有良好的分散性和均匀一致性，并且能够与多孔电极形成一体，能够有效改善电解液进入多孔电极的均匀性，从而提高电池的单位电流密度，降低局部温度过高的风险，有利于提高钒电池的能量效率，进而延长钒电池的使用寿命。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的用于全钒液流电池的液流框的结构示意图；
图2为固定部件的其中一种结构示意图。
图中：框体1、进液口2、出液口3、隔膜定位孔(4、5、6、7)、进液端主流道8、出液端第一级分流道9、进液端第一级分流道10、第一固定部件11、第二固定部件12、挡板13、出液端第二级分流道14、中空部分15、出液端主流道16、进液端第二级分流道17、进液端第一级分流道固定柱21、出液端第一级分流道固定柱22。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
为详细说明本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框，图1示出了根据本实用新型实施例的用于全钒液流电池的液流框的结构。
如图1所示，本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框包括中空的框体1，在框体1正面设有进液端和出液端，在进液端和出液端分对应设置有进液口2和出液口3，且进液口2和出液口3分别位于框体1两侧的对角位置。其中，进液端和出液端为下凹结构，且进液端与出液端成中心对称。
在进液端设置有与进液口2相连的进液端主流道8，以及与进液端主流道8相连的进液端分流道，在出液端设置有与出液口3相连的出液端主流道16，以及与出液端主流道16相连的出液端分流道。其中，进液端分流道包括进液端第一级分流道10和进液端第二级分流道17，出液端分流道包括出液端第一级分流道9和出液端第二级分流道14，进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9均为连续通畅的三维多孔结构，进液端第二级分流道17和出液端第二级分流道14均为并排设置的挡板结构，进液端第一级分流道10与进液端主流道8相连，进液端第二级分流道17与进液端第一级分流道10相连，框体1的中空部分15分别与进液端第二级分流道17和出液端第二级分流道14相连，出液端第二级分流道14与出液端第一级分流道9相连，出液端第一级分流道9与出液端主流道16相连，通过进液口2、进液端主流道8、进液端第一级分流道10、进液端第二级分流道17、框体1的中空部分15、出液端第二级分流道14、出液端第一级分流道9、出液端主流道16和出液口3形成电解液通道。
优选地，进液端第二级分流道和出液端第二级分流道均由圆柱形、圆角梭子形或圆角矩形的挡板并排间断连接而成，进液端第二级分流道和出液端第二级分流道的流道空隙率均大于40％。
此外，在框体1两侧设置有隔膜定位孔(4、5、6、7)，各隔膜定位孔等距间隔设置在框体1的框体的左右两侧，通过所设置的隔膜定位孔，并利用螺栓将隔膜与本实用新型提供的液流框组装在一起。
需要说明的是，框体1的中空部分15为多孔电极反应区，进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9可以采用具有低吸湿率及膨胀率的多孔材料制成，其孔隙率大于55％。由于进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9采用多孔材料制成，因此，需要采用固定件将多孔材料进行固定。
即：在进液端第一级分流道10的左右两侧设置有固定进液端第一级分流道10的第一固定部件11，且进液端第一分流道与进液端主流道8和进液端第二分流道之间均有间隙；在出液端第一级分流道9的左右两侧设置有固定出液端第一级分流道9的第二固定部件12，且出液端第一分流道9与出液端主流道16和出液端第二分流道之间均有间隙。
优选地，在多孔材料硬度较低时，可在进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9的左右两侧设置固定部件以对进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9进行固定。其中，设置在进液端第一级分流道10和出液端第一级分流道9的左右两侧的固定部件可以为凸起的固定柱或凹槽。也就是说，上述的第一固定部件11和第二固定部件12可以为凸起的固定柱或凹槽。其中，图2示出了固定部件的其中一种结构。如图2所示，在进液端第一级分流道的左右两侧设置有凸起的进液端第一级分流道固定柱21，在出液端第一级分流道的左右两侧设置有凸起的出液端第一级分流道固定柱22，通过进液端第一级分流道固定柱21和出液端第一级分流道固定柱22分别将进液端第一级分流道和出液端第一级分流道进行固定。
在本实用新型的一个示例中，一个电池单体采用两个液流框，液流框的两个进液口和两个出液口分别发挥相应作用，此示例以正极为例说明本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框的导流过程。
电解液通过泵从储液罐输送到正极液流框上的进液口，流经进液端主流道，经过主流道与进液端第一级分流道之间的间隙进入三维多孔结构的进液端第一级分流道，在流经进液端第一级分流道后，进入进液端第一级分流道与进液端第二级分流道之间的间隙，接着再进入进液端第二级分流道，经过挡板结构的进液端第二级分流道之后，电解液汇聚于中空部分(即多孔电极反应区)发生反应，而后从出液端第二级分流道分道流出，经过出液端第二级分流道与出液端第一级分流道之间的间隙进入出液端第一级分流道，然后从出液端第一级分流道流出，进入出液端第一级分流道与出液端主流道之间的间隙，再从出液端主流道流出，最终从正极出液口流出，回到储液罐，完成一个循环。
通过上述可知，本实用新型提供的用于全钒液流电池的液流框具有良好的分散性和均匀一致性，并且能够与多孔电极形成一体，能够有效改善电解液进入多孔电极的均匀性，从而提高电池的单位电流密度，降低局部温度过高的风险，有利于提高钒电池的能量效率，进而延长钒电池的使用寿命。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型的用于全钒液流电池的液流框。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的用于全钒液流电池的液流框，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (8)
1.一种用于全钒液流电池的液流框，包括中空的框体，在所述框体正面设有进液端和出液端，在所述进液端和出液端分别对应设置有进液口和出液口，且所述进液口与所述出液口分别位于所述框体两侧的对角位置；其特征在于，
所述进液端和出液端为下凹结构，且所述进液端与出液端成中心对称；
在所述进液端设置有与所述进液口相连的进液端主流道，以及与所述进液端主流道相连的进液端分流道，在所述出液端设置有与所述出液口相连的出液端主流道，以及与所述出液端主流道相连的出液端分流道；其中，
所述进液端分流道包括进液端第一级分流道和进液端第二级分流道，所述出液端分流道包括出液端第一级分流道和出液端第二级分流道，所述进液端第一级分流道和出液端第一级分流道均为连续通畅的三维多孔结构，所述进液端第二级分流道和出液端第二级分流道均为并排设置的挡板结构，所述进液端第一级分流道与所述进液端主流道相连，所述进液端第二级分流道与所述进液端第一级分流道相连，框体的中空部分分别与进液端第二级分流道和出液端第二级分流道相连，出液端第二级分流道与出液端第一级分流道相连，出液端第一级分流道与出液端主流道相连，通过所述进液口、进液端主流道、进液端第一级分流道、进液端第二级分流道、框体的中空部分、出液端第二级分流道、出液端第一级分流道、出液端主流道和出液口形成电解液通道。
2.如权利要求1所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
在所述进液端第一级分流道的左右两侧设置有固定所述进液端第一级分流道的第一固定部件，且所述进液端第一分流道与所述进液端主流道和所述进液端第二分流道之间均有间隙；
在所述出液端第一级分流道的左右两侧设置有固定所述出液端第一级分流道的第二固定部件，且所述出液端第一分流道与所述出液端主流道和所述出液端第二分流道之间均有间隙。
3.如权利要求2所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
所述第一固定部件和第二固定部件为凸起的固定柱或凹槽。
4.如权利要求1所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
所述三维多孔结构的孔隙率均大于55％。
5.如权利要求1所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
所述进液端第二级分流道和出液端第二级分流道均由圆柱形、圆角梭子形或圆角矩形的挡板并排间断连接而成，所述进液端第二级分流道和出液端第二级分流道的流道空隙率均大于40％。
6.如权利要求1所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
所述框体的中空部分为多孔电极反应区。
7.如权利要求1所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
在所述框体两侧设置有隔膜定位孔。
8.如权利要求7所述的用于全钒液流电池的液流框，其特征在于，
所述隔膜定位孔等距间隔设置在所述框体的左右两侧。
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