用于液流电池的液流框制造技术

本实用新型专利技术提出了用于液流电池的液流框。该液流框包括：第一分流流道，设置在反应区的一端并与反应区相连通，且其纵截面积在第一方向上逐渐减小；第一过渡流道，其一端与第一分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有第一液口；第二分流流道，设置在反应区的另一端并与反应区相连通，且其纵截面积在第二方向上逐渐减小；第二过渡流道，其一端与第二分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与第二液口；其中，第一方向与第二方向相反。本实用新型专利技术所提出的液流框，其流道宽度渐缩的分流流道的，可使流入反应区的电解液的流量和速度都更均匀化，延长电堆使用寿命。

A liquid flow frame for a liquid flow battery

The utility model provides a liquid flow frame for a liquid flow battery. The frame includes a first fluid flow manifold is arranged in the reaction zone, and is communicated with the reaction zone, and the longitudinal section in the first direction decreases gradually; the first transition channel is communicated with one end of the end of the first longitudinal cross-sectional area larger shunt channel, the other end is provided with a first liquid outlet; second shunt the channel, the other end is provided in the reaction zone and is communicated with the reaction zone, and the longitudinal cross-sectional area in the second direction decreases gradually; the second transition flow channel is communicated with one end of the end and the second longitudinal cross-sectional area larger shunt channel, and the other end is provided with a liquid outlet second; wherein, the first direction and the second direction opposite. The liquid flow box provided by the utility model has more uniform flow and speed of the electrolyte flowing into the reaction area and the service life of the stack can be extended even though the flow path of the flow path gradually shrinks.

【技术实现步骤摘要】
用于液流电池的液流框
本技术涉及液流电池领域，具体的，本技术涉及用于液流电池的液流框。
技术介绍
全钒液流电池，是一种更高效、寿命更长、安全性更高的大型储能电池。可以有效解决风力发电，太阳能发电输出不稳定的问题，对于电网的平峰填谷具有很大的作用，在未来广阔的新能源领域、储能领域、电网调节领域都具有广阔的应用空间。其主要原理是采用不同价态的钒离子溶液作为正负极电解液，由外部泵驱动电解液在储液罐和电堆之间循环流动，电解液在电堆中发生氧化还原反应从而完成充放电过程的电池。全钒液流电池的核心部件是电池堆，其主要由液流框、双极板、多孔电极和离子交换膜等组成。电解液由泵提供动力从电解液灌流出进入到单个电池中，在单个电池中则经过液流框流入碳毡电极内反应产生电势。所以，液流框是电堆中重要的组成部分，其性能的优劣将直接影响到全钒液流电池的稳定性和运行效率。目前，常用的液流框结构为了使得电解液在进入碳毡电极的时候，进液电阻尽可能地增加，因此液流框结构一般都是在单电池支路上开设各种“蛇形”以及“弓形”等较曲折的流道。但是，采用上述这些流道结构的液流框，全钒液流电池的电池效率并不理想，并且还存在电池使用寿命短的技术问题。因此，现阶段的用于全钒液流电池的液流框结构仍有待改进。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：本技术的专利技术人在研究过程中发现，现阶段常采用的各种“蛇形”以及“弓形”等较曲折的流道，其最后进入反应区的碳毡电极时采用的一般是平直流道。然而，根据流体力学的理论，申请人在研究中发现，参考图6，平直流道对流量的均匀分配的效果也不如预想中的好，从而会导致电解液进入反应区的流量和速度各处分布并不均匀，进而影响电池的效率。本技术的专利技术人针对目前液流框内流道设计不足，设计出一种带有纵截面面积渐缩的分流流道的新型液流框流道结构，使得流入反应区的电解液的流量和速度更均匀化，同时使得电解液导电通路的阻抗足够大而可以减小旁路电流，从而提高液流电池的能量效率，并延长该电池的使用寿命。有鉴于此，本技术的一个目的在于提出一种可使流入反应区的电解液流量和速度都均匀化的、结构简单的、设计更符合流体力学的或者高效使用的液流框结构。在本技术的第一方面，本技术提出了一种用于液流电池的液流框。根据本技术的实施例，所述液流框包括：第一分流流道，所述第一分流流道设置在反应区的一端并与所述反应区相连通，且所述第一分流流道的纵截面积在第一方向上逐渐减小；第一过渡流道，所述第一过渡流道的一端与所述第一分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与储液罐相连通的第一液口；第二分流流道，所述第二分流流道设置在所述反应区的另一端并与所述反应区相连通，且所述第二分流流道的纵截面积在第二方向上逐渐减小；第二过渡流道，所述第二过渡流道的一端与所述第二分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与所述储液罐相连通的第二液口；其中，所述第一方向与所述第二方向相反。专利技术人意外地发现，本技术实施例的液流框，其纵截面面积渐缩的分流流道的流道宽度的变化是根据流体力学理论设计出的，从而可使流入反应区的电解液的流量和速度都更均匀化，进而可使电堆内部的化学反应保持一致，保持电堆内部温度均匀，延长电堆使用寿命；另一方面还可以加长电极框内部流道的长度，提高电池自放电的有效内阻，延长电堆的使用寿命。另外，根据本技术上述实施例的液流框，还可以具有如下附加的技术特征：根据本技术的实施例，所述第一分流流道靠近所述反应区的一侧设置有第一分配栅格；所述第二分流流道靠近所述反应区的一侧设置有第二分配栅格。根据本技术的实施例，所述第一分配栅格和所述第二分配栅格各自独立地包括多个间隔分布的圆柱体。根据本技术的实施例，所述第一过渡流道与所述第一分流流道连接处设置有第一整流块；所述第二过渡流道与所述第二分流流道连接处设置有第二整流块。根据本技术的实施例，所述第一整流块和所述第二整流块分别包括多个等距设置的第一分流块和第二分流块，并且所述第一分流块和所述第二分流块的长度各自独立的为3～5mm。根据本技术的实施例，所述第一分流流道和第一过渡流道分别与所述第二分流流道和第二过渡流道中心对称。根据本技术的实施例，所述第一过渡流道与所述第一分流流道相互垂直，所述第二过渡流道与所述第二分流流道相互垂直。根据本技术的实施例，所述第一分流流道和所述第二分流流道上任意一点的流道宽度D为式Ⅰ所示：D(x)＝a·x2+b·x+c(0≤x≤L)(Ⅰ)；其中，L为所述反应区的宽度，x为所述第一分流流道上任一点在所述第一方向上到所述反应区靠近所述第一过渡流道一端的距离或者所述第二分流流道上任一点在所述第二方向上到所述反应区靠近所述第二过渡流道一端的距离；并且，所述第一分流流道和所述第二分流流道上的三个点满足以下条件：x1为0、流道宽度D1为(0.13～0.17)·L，x3为L、流道宽度D3为(0.05～0.3)·D1，x2为L/2、流道宽度D2为(0.35～0.45)·(D1+D3)。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本技术一个实施例的液流框的横截面结构示意图；图2是本技术另一个实施例的液流框的横截面结构示意图；图3是本技术一个实施例的液流框的减缩分流流道的横截面结构示意图；图4是本技术一个实施例的液流电池的两个液流框呈中心对称设置的示意图；图5是本技术一个实施例的液流框的减缩分流流道的流体力学模拟图；图6是现有技术“弓”型流道的流体力学模拟图。附图标记100反应区210第一分流道2110第一分配栅格220第一过渡流道2210第一整流块230第一液口310第二分流流道3110第二分配栅格320第二过渡流道3210第二整流块330第二液口400第三液口500第四液口具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，本
人员会理解，下面实施例旨在用于解释本技术，而不应视为对本技术的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。在本技术的一个方面，本技术提出了一种用于液流电池的液流框。参照图1～3、5，对本技术的液流框进行详细的描述。根据本技术的实施例，参照图1，该液流框主要包括：第一分流流道210，第一过渡流道220，第一液口230，第二分流流道310，第二过渡流道320以及第二液口330。其中，第一分流流道210设置在反应区100的一端，并与该反应区100相连通，并且该第一分流流道210的纵截面积在第一方向上是逐渐减小的；第一过渡流道220的一端与第一分流流道210的纵截面积较大的一端A相连通，另一端设置有第一液口230，而第一液口230可与储液罐相连通；第二分流流道310设置在反应区100的另一端，并与该反应区100相连通，且该第二分流流道310的纵截面积在第二方向上是逐渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液流电池的液流框，其特征在于，包括：第一分流流道，所述第一分流流道设置在反应区的一端并与所述反应区相连通，且所述第一分流流道的纵截面积在第一方向上逐渐减小；第一过渡流道，所述第一过渡流道的一端与所述第一分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与储液罐相连通的第一液口；第二分流流道，所述第二分流流道设置在所述反应区的另一端并与所述反应区相连通，且所述第二分流流道的纵截面积在第二方向上逐渐减小；第二过渡流道，所述第二过渡流道的一端与所述第二分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与所述储液罐相连通的第二液口；其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种用于液流电池的液流框，其特征在于，包括：第一分流流道，所述第一分流流道设置在反应区的一端并与所述反应区相连通，且所述第一分流流道的纵截面积在第一方向上逐渐减小；第一过渡流道，所述第一过渡流道的一端与所述第一分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与储液罐相连通的第一液口；第二分流流道，所述第二分流流道设置在所述反应区的另一端并与所述反应区相连通，且所述第二分流流道的纵截面积在第二方向上逐渐减小；第二过渡流道，所述第二过渡流道的一端与所述第二分流流道纵截面积较大的一端相连通，另一端设置有与所述储液罐相连通的第二液口；其中，所述第一方向与所述第二方向相反。2.根据权利要求1所述的液流框，其特征在于，所述第一分流流道靠近所述反应区的一侧设置有第一分配栅格；所述第二分流流道靠近所述反应区的一侧设置有第二分配栅格。3.根据权利要求1所述的液流框，其特征在于，所述第一分配栅格和所述第二分配栅格各自独立地包括多个间隔分布的圆柱体。4.根据权利要求1所述的液流框，其特征在于，所述第一过渡流道与所述第一分流流道连接处设置有第一整流块；所述第二过渡流道与所述第二分流流道连接处设置有第二整流块。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭磊，肖文扬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11