电芯框架以及具有该电芯框架的氧化还原液流电池制造技术

本文公开了氧化还原液流电池，并且更具体地，能够有效分布电解液的电芯框架通道设计。本发明专利技术提供了给电极提供电解液的氧化还原液流电池的电芯框架，氧化还原液流电池的电芯框架包括：分别布置在电极的两个侧表面的电解液入口部分和电解液出口部分；分布通道，其连接到电解液入口部分且将电解液划分到多个通道中；缓冲通道，其形成为以下形状，缓冲通道连接到每个分布通道的末端并且朝向电极增加缓冲通道的通道宽度；混合区，其形成在缓冲通道和电极之间以将流自缓冲通道的电解液彼此混合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本文公开了氧化还原液流电池，并且更具体地，能够有效分布电解液的电芯框架通道设计。本专利技术提供了给电极提供电解液的氧化还原液流电池的电芯框架，氧化还原液流电池的电芯框架包括：分别布置在电极的两个侧表面的电解液入口部分和电解液出口部分；分布通道，其连接到电解液入口部分且将电解液划分到多个通道中；缓冲通道，其形成为以下形状，缓冲通道连接到每个分布通道的末端并且朝向电极增加缓冲通道的通道宽度；混合区，其形成在缓冲通道和电极之间以将流自缓冲通道的电解液彼此混合。【专利说明】电芯框架以及具有该电芯框架的氧化还原液流电池
本专利技术涉及氧化还原液流电池，且更具体而言，涉及能够在整个电极区域中有效分布电解液并且在操作电池的各种流速条件下有效分布电解液的电芯框架通道设计。
技术介绍
电解液的均匀分布在增加氧化还原液流电池的尺寸方面是与电芯性能和效率相关联的重要因素。 然而，在现有氧化还原液流电池框架的电解液流通道的形状中存在对均匀分布电解液的限制。此外，对于电池的大功率放电而言，电解液的流速应当比现有操作条件(每个电极区域的流速:0.5cc/ (min*cm2)，每个电极区域的放电电流:80mA/cm2)更快，但是使用在现有电池中与横向通道垂直形成的纵向通道不可能均匀分布电解液。当电解液以较快的流速在电池通道中流动时，流体可能偏好于其中压力下降较小的方向，使得可以由增加的电解液速度来形成以高压注入的喷射流，由此降低了电芯效率。在有关领域中，在韩国专利登记号 10-1176575 (2012 年 8 月 23 曰)中提供了 “electrolyte-flowing device for aredox flow battery，，。 图2是示出根据有关领域的氧化还原液流电池的电解液流动设备的通道结构的示意图。如图2所示，第二纵向通道507与第二横向通道508垂直安装。
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种通道设计和通道结构，在通道设计中，为了电解液在较大尺寸的氧化还原液流电池中的有效分布，以相同压力条件和相同通道长度分布电解液，并且在通道结构中，以电解液的较快流速条件来混合分布区和能够允许电解液的速度均匀的缓冲区。 此外，本专利技术已经做出了努力以提供电芯设计，该电芯设计包括用于阻止以高压喷射的电解液的喷射流的块。 根据本专利技术的示例性实施例，提供了氧化还原液流电池的电芯框架，该氧化还原液流电池的电芯框架包括:电解液入口部分，其与氧化还原液流电池的电极的一侧相邻地布置；电解液出口部分，其与电极的另一侧相邻地布置；多步分布通道(mult1-stepdistribut1n channel),其连接到电解液入口部分，在电芯框架的横向上部署并且划分成多个通道；多步缓冲通道(mult1-step buffer channel),其每个连接到分布通道中的一个被划分通道，在电芯框架的纵向上部署，并且划分成多个子通道，其中，每个子通道的宽度朝向电极而增加；混合区，其布置在缓冲通道和电极之间，并且被配置为将流自缓冲通道的电解液混合；以及混合块，其布置在混合区中，并且被配置为在混合区中分布和缓冲电解液。 分布通道可以在划分点处被划分成多个通道，其中，划分点之前的分布通道的宽度与划分点之后的分布通道的被划分通道的宽度的总和相同。 每个缓冲通道包括至少一个步划分点(step divis1nal point),并且具有以下形状，在该形状中，步划分点之后的子通道的宽度的总和大于连接到子通道的缓冲通道的宽度，优选的是，第(n+1)步划分点处划分的子通道的宽度的总和大于第η步划分点处划分的子通道的宽度的总和。 优选的是，步划分点之前的缓冲通道的宽度与步划分点之后的子通道的宽度的总和之间的比例处于1:1.01至1:4的范围之内。 同时，缓冲通道的出口宽度为缓冲通道的入口宽度的5倍到30倍，并且更优选的，所述出口的宽度为所述入口的宽度的10倍到20倍。所述出口连接到混合区，并且所述入口连接到分布通道的对应被划分通道。 此外，混合区具有与电极的宽度相同的宽度，并且用于阻止电解液以高压喷射的一个或多个混合块被布置在混合区，以均匀地划分混合区。优选的是，混合块被定位使得混合区被均匀地划分以用于电解液的均匀重新分布，并且混合块的中间部分与每个缓冲通道的中间部分重叠，由此阻止电解液的高压喷射。在该情况中，混合块的横截面具有圆形形状或者多边形形状。 由混合块在混合区中占有的面积为混合区的整个面积的10%到50%。 优选的是，一个或多个分步的分布通道具有相同通道长度，并且所有的缓冲通道具有相同长度。 根据本专利技术的另一个示例性实施例，提供了氧化还原液流电池，其包括:氧化还原液流电池的电芯框架；以来自电芯框架的电解液来供应的电极，其中，氧化还原液流电池的电芯框架包括:电解液入口部分，其与氧化还原液流电池的电极的一侧相邻地布置；电解液出口部分，其与电极的另一侧相邻地布置；多步分布通道，其连接到电解液入口部分，在电芯框架的横向上部署并且划分成多个通道；多步缓冲通道，其每个连接到分布通道中的一个被划分通道，在电芯框架的纵向上部署，并且划分成多个子通道，其中，每个子通道的宽度朝向所述电极而增加；混合区，其布置在缓冲通道和电极之间，并且被配置为将流自缓冲通道的电解液混合；以及混合块，其布置在混合区中，并且被配置为在混合区中分布和缓冲电解液。 【专利附图】【附图说明】 结合附图，从下面的详细描述中将更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优势以及其它目的、特征和优势，在附图中: 图1是示出根据本专利技术的示例性实施例的氧化还原液流电池的电芯框架的后表面的示意图。 图2是根据有关领域的氧化还原液流电池的电芯框架的通道结构的示意图。 图3是示出根据有关领域当电解液以高速引入到氧化还原液流电池的电芯框架中时的速度分布的速度分布图。 图4是示出根据本专利技术的示例性实施例的氧化还原液流电池的电芯框架的前表面的示意图。 图5是示出根据本专利技术的示例性实施例的氧化还原液流电池的电芯框架的耦合关系的配置图。 【具体实施方式】 在下文中，将参考附图详细地描述根据本专利技术的示例性实施例的改进液流分布的电芯框架和具有该电芯框架的氧化还原液流电池。 电解液的均匀分布在增加氧化还原液流电池的尺寸方面是与电芯性能和效率相关联的重要因素。然而，在现有氧化还原液流电池框架的电解液流通道的形状中存在对电解液均匀分布的限制。 此外，对于电池的大功率操作而言，电解液的流速应当比现有操作条件更快，但是在现有电池中与横向通道垂直形成的纵向通道形成以高压注入的电解液的喷射流，如图2所示，由此恶化了电芯效率。 图3示出了根据有关领域当电解液以高速引入到氧化还原液流电池的电芯框架中时的速度分布的速度分布图。 参考图3，喷射流形成在某些区域中，从而可能没有完全利用电解液区域，由此降低电芯效率。 本专利技术在于提供通道设计和通道结构，在通道设计中，为了电解液在较大尺寸的氧化还原液流电池中的有效分布，以相同压力条件和相同通道长度分布电解液，而在通道结构中，以电解液的较快流速条件来混合分布区和能够允许电解液的速度均匀的缓冲区。此外，本专利技术的特征在于包括用于阻止以高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化还原液流电池的电芯框架，所述电芯框架包括：电解液入口部分，其与所述氧化还原液流电池的电极的一侧相邻地布置；电解液出口部分，其与所述电极的另一侧相邻地布置；多步分布通道，其连接到所述电解液入口部分，在所述电芯框架的横向上部署，并且划分成多个通道；多步缓冲通道，其每个连接到所述分布通道中的一个被划分通道，在所述电芯框架的纵向上部署，并且划分成多个子通道，其中，每个子通道的宽度朝向所述电极而增加；混合区，其布置在所述缓冲通道和所述电极之间，并且被配置为将流自所述缓冲通道的电解液混合；以及混合块，其布置在混合区中，并且被配置为在混合区中分布和缓冲所述电解液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金守焕，金泰润，严明燮，河泰晸，方瑜景，
申请(专利权)人：OCI有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR