圆形液流电池及包括其的圆形液流电池堆制造技术

本实用新型专利技术提供了一种圆形液流电池及包括其的圆形液流电池堆。该圆形液流电池包括：正极半电池；负极半电池；圆形的离子交换膜，设置在正极半电池和负极半电池之间；两个分别向正极半电池和负极半电池提供电解液的圆形的进液端板，设置在圆形液流电池的第一端部和/或第二端部，各进液端板分别包括：圆形的进液内孔，设置在进液端板的圆心周围处；多个相互隔离的圆形的进液边槽，沿进液端板的周向均匀排布，各进液边槽将进液内孔与正极半电池或负极半电池连通。在上述圆形液流电池中，电解液由位于圆心处的进液内孔分流到周向均匀排布的进液边槽后输送至电池内，缩短了电解液的流动路径，并且电解液均匀进入电池内，改善了电解液反应的均匀性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液流电池领域，具体而言，涉及一种圆形液流电池及包括其的圆形液流电池堆。
技术介绍
现有的液流电池堆，包括液流框I’、双极板2’、多孔电极3’、离子交换膜4’按照图1所示次序叠放并装配而成，电池堆的组成由图1中所示的结构重复叠放而成，由图1和图2可以看出，其单电池片为矩形，电解液进口在矩形一端，而出口在矩形另外一端。无论怎么进行电池内部流场设计，电解液都要逐渐从电池片的一端流向另一端导致电解液在电池片内反应不均匀。而且，在该流动过程中，充放电时，在其进口端电解液反应离子浓度大于出口端反应离子浓度，而且随着电解液的流动及反应离子的消耗，反应离子浓度逐渐变小因此，进口端和出口端的电解液反应离子浓度有一定差异，而进口端和出口端电解液经过多孔电极的线速度是相同的(由于矩形电池片设计，其进出口截面积相等且进出口体积流速始终相等)，从而进一步加剧了电解液反应不均匀、浓差极化以及电池效率的降低。
技术实现思路
本技术旨在提供一种圆形液流电池及包括其的圆形液流电池堆，优化了电解液在反应过程中的反应离子浓度的均匀性。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种圆形液流电池，圆形液流电池包括正极半电池；负极半电池；圆形的离子交换膜，设置在正极半电池和负极半电池之间；两个分别向正极半电池和负极半电池提供电解液的圆形的进液端板，设置在圆形液流电池的第一端部和/或第二端部，各进液端板分别包括圆形的进液内孔，设置在进液端板的圆心周围处；多个相互隔离的圆形的进液边槽，沿进液端板的周向均匀排布，各进液边槽将进液内孔与正极半电池或负极半电池连通。进一步地，上述各进液端板背离离子交换膜的第一表面为平面，朝向离子交换膜的第二表面包括与进液端板同心的圆形凹陷部，进液内孔设置在圆形凹陷部中，进液边槽设置在圆形凹陷部外围靠近进液端板边缘的位置，且两个进液端板的圆形凹陷部大小相等；多个导流槽，设置在进液边槽与圆形凹陷部之间将电解液由进液内孔导流至进液边槽。进一步地，上述导流槽的深度与圆形凹陷部的深度相同。进一步地，上述各进液端板的进液边槽和导流槽均为四个。进一步地，两个上述进液端板由外到内依次设置在圆形液流电池的同一端部，位于外侧的进液端板还包括与位于内 侧的进液端板的进液内孔位置对应且连通的圆形的进液导流孔，且进液导流孔的深度与位于外侧的进液端板的厚度相同；位于内侧的进液端板还包括多个圆形的进液边孔，与位于外侧的进液端板的进液边槽对应且连通；圆柱体，与位于外侧的进液端板的进液内孔相对应且厚度与位于内侧的进液端板的厚度相同。进一步地，两个上述进液端板分别设置在离子交换膜的第一端部和第二端部，任意一个进液端板的圆形凹陷部还设置有将来自另一个进液端板的电解液导出圆形液流电池的圆形的出液内孔，且出液内孔的深度与其所在的进液端板的厚度相同。进一步地，上述正极半电池和负极半电池分别包括液流框，设置在离子交换膜的一侧，液流框包括同心设置且相互连接的环形框和圆板；多孔电极，嵌设在液流框的环形框与圆板之间；双极板，设置在多孔电极远离离子交换膜的一侧；绝缘板，设置在双极板远离多孔电极的一侧，靠近双极板的侧面具有凹槽；集流板，嵌设在绝缘板的凹槽中；两个进液端板分别为正极进液端板和负极进液端板，正极进液端板的进液内孔为正极进液内孔、正极进液端板的进液边槽为正极进液边槽；负极进液端板的进液内孔为负极进液内孔、负极进液端板的进液边槽为负极进液边槽，其中正极进液端板设置在靠近正极半电池的一侧，来自正极进液内孔的正极电解液依次经过正极半电池的绝缘板、双极板和液流框进入正极半电池的多孔电极进行反应；或正极进液端板设置在远离正极半电池的一侧，来自正极进液内孔的正极电解液依次经过负极半电池的绝缘板、双极板、液流框、离子交换膜和正极半电池的液流框进入正极半电池的多孔电极进行反应；或负极进液端板设置在靠近负极半电池的一侧，来自负极进液内孔的负极电解液依次经过负极半电池的绝缘板、双极板和液流框进入负极半电池的多孔电极进行反应；或负极进液端板设置在远离负极半电池的一侧，来自负极进液内孔的负极电解液依次经过正极半电池的绝缘板、双极板、液流框、离子交换膜和负极半电池的液流框进入负极半电池的多孔电极进行反应。进一步地，上述离子交换膜、双极板、液流框和靠近正极进液端板或负极进液端板的绝缘板均具有与正极进液边槽相对应的圆形的正极液流通孔，正极半电池的多孔电极与正极液流通孔相连通；与负极进液边槽相对应的圆形的负极液流通孔，负极半电池的多孔电极与负极液流通孔相连通；离子交换膜和液流框的圆板上分别设置有圆形的正极集液孔，与正极半电池的多孔电极相连通；圆形的负极集液孔，与负极半电池的多孔电极相连通。进一步地，上述液流框靠近离子交换膜的侧面为平面，液流框的圆板的厚度小于环形框的厚度，且环形框和圆板之间通过连接板相连，环形框、圆板与连接板之间围成扇形区域，多孔电极嵌设在扇形区域内。进一步地，上述绝缘板具有凹槽的侧面还包括与绝缘板同心设置的圆柱形突起平台，凹槽包括圆环形主体部，围绕圆柱形突起平台且与绝缘板同心设置；外延部，外延部为圆环形主体部向绝缘板的边缘延伸出的条状凹槽，集流板嵌设在凹槽中且嵌设于外延部的部分向绝缘板的外部继续延伸；其中，正极进液端板和负极进液端板在圆形液流电池中的排布方式为方式一或方式二，方式一为正极进液端板设置在靠近正极半电池的一侧，负极进液端板设置在靠近负极半电池的一侧，双极板的圆心周围处和绝缘板的圆形突起平台均设置有正极集液孔和负极集液孔；方式二为正极进液端板设置在远离正极半电池的一侦牝负极进液端板设置在远离负极半电池的一侧，双极板的圆心周围处和绝缘板的圆形突起平台均设置有正极集液孔和负极集液孔。进一步地，上述正极进液端板和负极进液端板在圆形液流电池中的排布方式为方式三或方式四，方式三为上述正极进液端板设置在靠近正极半电池的一侧，且负极进液端板设置在正极进液端板与正极半电池之间，负极半电池的双极板和绝缘板的圆心周围处均设置有圆形的正极电解液导出孔和圆形的负极电解液导出孔；方式四为负极进液端板设置在靠近负极半电池的一侧，正极进液端板设置在负极半电池与负极进液端板之间，正极半电池的双极板和绝缘板的圆心周围处均设置有正极电解液导出孔和负极电解液导出孔；当正极进液端板和负极进液端板在圆形液流电池中的排布方式为方式三或方式四时，远离正极进液端板和负极进液端板的绝缘板具有凹槽的侧面还包括与该绝缘板同心设置的圆柱形突起平台，该绝缘板的正极电解液导出孔设置在圆柱形突起平台中，凹槽包括圆环形主体部，围绕圆柱形突起平台且与该绝缘板同心设置；外延部，外延部为圆环形主体部向该绝缘板的边缘延伸出的条状凹槽，集流板嵌设在凹槽中且嵌设于外延部的部分向绝缘板的外部继续延伸；靠近正极进液端板和负极进液端板的绝缘板的凹槽包括圆形主体部，与该绝缘板同心设置；外延部，外延部为圆形主体部向该绝缘板的边缘延伸出的条状凹槽，集流板嵌设在凹槽中且嵌设于外延部的部分向该绝缘板的外部继续延伸。进一步地，上述正极进液端板、负极进液端板、绝缘板、双极板、液流框和离子交换膜通过螺纹紧固件固定在一起。根据本技术的另一方面，还提供了一种圆形液流电池堆，液流电池堆包括上述的圆形液流电池，且以圆形液流电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆形液流电池，其特征在于，所述圆形液流电池包括：正极半电池；负极半电池；圆形的离子交换膜(1)，设置在所述正极半电池和所述负极半电池之间；两个分别向所述正极半电池和所述负极半电池提供电解液的圆形的进液端板，设置在所述圆形液流电池的第一端部和/或第二端部，各所述进液端板分别包括：圆形的进液内孔，设置在所述进液端板的圆心周围处；多个相互隔离的圆形的进液边槽，沿所述进液端板的周向均匀排布，各所述进液边槽将所述进液内孔与所述正极半电池或所述负极半电池连通。

【技术特征摘要】
1.一种圆形液流电池，其特征在于，所述圆形液流电池包括 正极半电池； 负极半电池； 圆形的离子交换膜(I)，设置在所述正极半电池和所述负极半电池之间； 两个分别向所述正极半电池和所述负极半电池提供电解液的圆形的进液端板，设置在所述圆形液流电池的第一端部和/或第二端部，各所述进液端板分别包括 圆形的进液内孔，设置在所述进液端板的圆心周围处； 多个相互隔离的圆形的进液边槽，沿所述进液端板的周向均匀排布，各所述进液边槽将所述进液内孔与所述正极半电池或所述负极半电池连通。2.根据权利要求1所述的圆形液流电池，其特征在于，各所述进液端板背离所述离子交换膜(I)的第一表面为平面，朝向所述离子交换膜(I)的第二表面包括 与所述进液端板同心的圆形凹陷部，所述进液内孔设置在所述圆形凹陷部中，所述进液边槽设置在所述圆形凹陷部外围靠近所述进液端板边缘的位置，且两个所述进液端板的圆形凹陷部大小相等； 多个导流槽，设置在所述进液边槽与所述圆形凹陷部之间将所述电解液由所述进液内孔导流至所述进液边槽。3.根据权利要求2所述的圆形液流电池，其特征在于，所述导流槽的深度与所述圆形凹陷部的深度相同。4.根据权利要求3所述的圆形液流电池，其特征在于，各所述进液端板的所述进液边槽和所述导流槽均为四个。5.根据权利要求2所述的圆形液流电池，其特征在于，两个所述进液端板由外到内依次设置在所述圆形液流电池的同一端部， 位于外侧的所述进液端板还包括与位于内侧的所述进液端板的进液内孔位置对应且连通的圆形的进液导流孔，且所述进液导流孔的深度与所述位于外侧的进液端板的厚度相同； 所述位于内侧的进液端板还包括 多个圆形的进液边孔，与所述位于外侧的进液端板的进液边槽对应且连通； 圆柱体，与所述位于外侧的进液端板的进液内孔相对应且厚度与所述位于内侧的进液端板的厚度相同。6.根据权利要求2所述的圆形液流电池，其特征在于，两个所述进液端板分别设置在所述离子交换膜(I)的第一端部和第二端部，任意一个进液端板的圆形凹陷部还设置有将来自另一个进液端板的电解液导出所述圆形液流电池的圆形的出液内孔，且所述出液内孔的深度与其所在的进液端板的厚度相同。7.根据权利要求1至6中任一项所述的圆形液流电池，其特征在于，所述正极半电池和所述负极半电池分别包括 液流框(2)，设置在所述离子交换膜(I)的一侧，所述液流框(2)包括同心设置且相互连接的环形框(21)和圆板(22)； 多孔电极(3)，嵌设在所述液流框(2)的环形框(21)与圆板(22)之间； 双极板(4)，设置在所述多孔电极(3)远离所述离子交换膜(I)的一侧；绝缘板￠)，设置在所述双极板(4)远离所述多孔电极(3)的一侧，靠近所述双极板(4)的侧面具有凹槽； 集流板(5)，嵌设在所述绝缘板￠)的所述凹槽中； 两个所述进液端板分别为正极进液端板(7)和负极进液端板(8)，所述正极进液端板(7)的进液内孔为正极进液内孔(71)、所述正极进液端板(7)的进液边槽为正极进液边槽(72);所述负极进液端板(8)的进液内孔为负极进液内孔(81)、所述负极进液端板(8)的进液边槽为负极进液边槽(83)， 其中 所述正极进液端板(7)设置在靠近所述正极半电池的一侧，来自所述正极进液内孔(71)的正极电解液依次经过所述正极半电池的绝缘板￠)、双极板(4)和液流框(2)进入所述正极半电池的多孔电极(3)进行反应；或 所述正极进液端板(7)设置在远离所述正极半电池的一侧，来自所述正极进液内孔(71)的正极电解液依次经过所述负极半电池的绝缘板￠)、双极板(4)、液流框(2)、离子交换膜(I)和正极半电池的液流框(2)进入所述正极半电池的多孔电极(3)进行反应；或所述负极进液端板(8)设置在靠近所述负极半电池的一侧，来自所述负极进液内孔(81)的负极电解液依次经过所述负极半电池的绝缘板￠)、双极板(4)和液流框(2)进入所述负极半电池的多孔电极(3)进行反应；或 所述负极进液端板(8)设置在远离所述负极半电池的一侧，来自所述负极进液内孔(81)的负极电解液依次经过所述正极半电池的绝缘板￠)、双极板(4)、液流框(2)、离子交换膜(I)和所述负极半电池的液流框(2)进入所述负极半电池的多孔电极(3)进行反应。8.根据权利要求7所述的圆形液流电池，其特征在于， 所述离子交换膜(I)、双极板(4)、液流框(2)和靠近所述正极进液端板(7)或所述负极进液端板(8)的所述绝缘板(6)均具有 与所述正极进液边槽(72)相对应的圆形的正极液流通孔(10)，所述正极半电池的多孔电极(3)与所述正极液流通孔(10)相连通； 与所述负极进液边槽(83)相对应的圆形的负极液流通孔(20)，所述负极半电池的多孔电极(3)与所述负极液流通孔(20)相连通； 所述离子交换膜(I)和所述液流框(2)的所述圆板(22)上分别设置有 圆形的正极集液孔(30)，与所述正极半电池的多孔电极(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷聪，宋彦斌，汤浩，高玉，李云，高艳，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：