圓形液流電池及包括其的圓形液流電池堆制造技術

本實用新型專利技術提供了一種圓形液流電池及包括其的圓形液流電池堆。該圓形液流電池包括：正極半電池；負極半電池；圓形的離子交換膜，設置在正極半電池和負極半電池之間；兩個分別向正極半電池和負極半電池提供電解液的圓形的進液端板，設置在圓形液流電池的第一端部和/或第二端部，各進液端板分別包括：圓形的進液內孔，設置在進液端板的圓心周圍處；多個相互隔離的圓形的進液邊槽，沿進液端板的周向均勻排布，各進液邊槽將進液內孔與正極半電池或負極半電池連通。在上述圓形液流電池中，電解液由位于圓心處的進液內孔分流到周向均勻排布的進液邊槽后輸送至電池內，縮短了電解液的流動路徑，并且電解液均勻進入電池內，改善了電解液反應的均勻性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及液流電池領域，具體而言，涉及一種圓形液流電池及包括其的圓形液流電池堆。
技術介紹
現有的液流電池堆，包括液流框I’、雙極板2’、多孔電極3’、離子交換膜4’按照圖1所示次序疊放并裝配而成，電池堆的組成由圖1中所示的結構重復疊放而成，由圖1和圖2可以看出，其單電池片為矩形，電解液進口在矩形一端，而出口在矩形另外一端。無論怎么進行電池內部流場設計，電解液都要逐漸從電池片的一端流向另一端導致電解液在電池片內反應不均勻。而且，在該流動過程中，充放電時，在其進口端電解液反應離子濃度大于出口端反應離子濃度，而且隨著電解液的流動及反應離子的消耗，反應離子濃度逐漸變小因此，進口端和出口端的電解液反應離子濃度有一定差異，而進口端和出口端電解液經過多孔電極的線速度是相同的(由于矩形電池片設計，其進出口截面積相等且進出口體積流速始終相等)，從而進一步加劇了電解液反應不均勻、濃差極化以及電池效率的降低。
技術實現思路
本技術旨在提供一種圓形液流電池及包括其的圓形液流電池堆，優化了電解液在反應過程中的反應離子濃度的均勻性。為了實現上述目的，根據本技術的一個方面，提供了一種圓形液流電池，圓形液流電池包括正極半電池；負極半電池；圓形的離子交換膜，設置在正極半電池和負極半電池之間；兩個分別向正極半電池和負極半電池提供電解液的圓形的進液端板，設置在圓形液流電池的第一端部和/或第二端部，各進液端板分別包括圓形的進液內孔，設置在進液端板的圓心周圍處；多個相互隔離的圓形的進液邊槽，沿進液端板的周向均勻排布，各進液邊槽將進液內孔與正極半電池或負極半電池連通。進一步地，上述各進液端板背離離子交換膜的第一表面為平面，朝向離子交換膜的第二表面包括與進液端板同心的圓形凹陷部，進液內孔設置在圓形凹陷部中，進液邊槽設置在圓形凹陷部外圍靠近進液端板邊緣的位置，且兩個進液端板的圓形凹陷部大小相等；多個導流槽，設置在進液邊槽與圓形凹陷部之間將電解液由進液內孔導流至進液邊槽。進一步地，上述導流槽的深度與圓形凹陷部的深度相同。進一步地，上述各進液端板的進液邊槽和導流槽均為四個。進一步地，兩個上述進液端板由外到內依次設置在圓形液流電池的同一端部，位于外側的進液端板還包括與位于內 側的進液端板的進液內孔位置對應且連通的圓形的進液導流孔，且進液導流孔的深度與位于外側的進液端板的厚度相同；位于內側的進液端板還包括多個圓形的進液邊孔，與位于外側的進液端板的進液邊槽對應且連通；圓柱體，與位于外側的進液端板的進液內孔相對應且厚度與位于內側的進液端板的厚度相同。進一步地，兩個上述進液端板分別設置在離子交換膜的第一端部和第二端部，任意一個進液端板的圓形凹陷部還設置有將來自另一個進液端板的電解液導出圓形液流電池的圓形的出液內孔，且出液內孔的深度與其所在的進液端板的厚度相同。進一步地，上述正極半電池和負極半電池分別包括液流框，設置在離子交換膜的一側，液流框包括同心設置且相互連接的環形框和圓板；多孔電極，嵌設在液流框的環形框與圓板之間；雙極板，設置在多孔電極遠離離子交換膜的一側；絕緣板，設置在雙極板遠離多孔電極的一側，靠近雙極板的側面具有凹槽；集流板，嵌設在絕緣板的凹槽中；兩個進液端板分別為正極進液端板和負極進液端板，正極進液端板的進液內孔為正極進液內孔、正極進液端板的進液邊槽為正極進液邊槽；負極進液端板的進液內孔為負極進液內孔、負極進液端板的進液邊槽為負極進液邊槽，其中正極進液端板設置在靠近正極半電池的一側，來自正極進液內孔的正極電解液依次經過正極半電池的絕緣板、雙極板和液流框進入正極半電池的多孔電極進行反應；或正極進液端板設置在遠離正極半電池的一側，來自正極進液內孔的正極電解液依次經過負極半電池的絕緣板、雙極板、液流框、離子交換膜和正極半電池的液流框進入正極半電池的多孔電極進行反應；或負極進液端板設置在靠近負極半電池的一側，來自負極進液內孔的負極電解液依次經過負極半電池的絕緣板、雙極板和液流框進入負極半電池的多孔電極進行反應；或負極進液端板設置在遠離負極半電池的一側，來自負極進液內孔的負極電解液依次經過正極半電池的絕緣板、雙極板、液流框、離子交換膜和負極半電池的液流框進入負極半電池的多孔電極進行反應。進一步地，上述離子交換膜、雙極板、液流框和靠近正極進液端板或負極進液端板的絕緣板均具有與正極進液邊槽相對應的圓形的正極液流通孔，正極半電池的多孔電極與正極液流通孔相連通；與負極進液邊槽相對應的圓形的負極液流通孔，負極半電池的多孔電極與負極液流通孔相連通；離子交換膜和液流框的圓板上分別設置有圓形的正極集液孔，與正極半電池的多孔電極相連通；圓形的負極集液孔，與負極半電池的多孔電極相連通。進一步地，上述液流框靠近離子交換膜的側面為平面，液流框的圓板的厚度小于環形框的厚度，且環形框和圓板之間通過連接板相連，環形框、圓板與連接板之間圍成扇形區域，多孔電極嵌設在扇形區域內。進一步地，上述絕緣板具有凹槽的側面還包括與絕緣板同心設置的圓柱形突起平臺，凹槽包括圓環形主體部，圍繞圓柱形突起平臺且與絕緣板同心設置；外延部，外延部為圓環形主體部向絕緣板的邊緣延伸出的條狀凹槽，集流板嵌設在凹槽中且嵌設于外延部的部分向絕緣板的外部繼續延伸；其中，正極進液端板和負極進液端板在圓形液流電池中的排布方式為方式一或方式二，方式一為正極進液端板設置在靠近正極半電池的一側，負極進液端板設置在靠近負極半電池的一側，雙極板的圓心周圍處和絕緣板的圓形突起平臺均設置有正極集液孔和負極集液孔；方式二為正極進液端板設置在遠離正極半電池的一偵牝負極進液端板設置在遠離負極半電池的一側，雙極板的圓心周圍處和絕緣板的圓形突起平臺均設置有正極集液孔和負極集液孔。進一步地，上述正極進液端板和負極進液端板在圓形液流電池中的排布方式為方式三或方式四，方式三為上述正極進液端板設置在靠近正極半電池的一側，且負極進液端板設置在正極進液端板與正極半電池之間，負極半電池的雙極板和絕緣板的圓心周圍處均設置有圓形的正極電解液導出孔和圓形的負極電解液導出孔；方式四為負極進液端板設置在靠近負極半電池的一側，正極進液端板設置在負極半電池與負極進液端板之間，正極半電池的雙極板和絕緣板的圓心周圍處均設置有正極電解液導出孔和負極電解液導出孔；當正極進液端板和負極進液端板在圓形液流電池中的排布方式為方式三或方式四時，遠離正極進液端板和負極進液端板的絕緣板具有凹槽的側面還包括與該絕緣板同心設置的圓柱形突起平臺，該絕緣板的正極電解液導出孔設置在圓柱形突起平臺中，凹槽包括圓環形主體部，圍繞圓柱形突起平臺且與該絕緣板同心設置；外延部，外延部為圓環形主體部向該絕緣板的邊緣延伸出的條狀凹槽，集流板嵌設在凹槽中且嵌設于外延部的部分向絕緣板的外部繼續延伸；靠近正極進液端板和負極進液端板的絕緣板的凹槽包括圓形主體部，與該絕緣板同心設置；外延部，外延部為圓形主體部向該絕緣板的邊緣延伸出的條狀凹槽，集流板嵌設在凹槽中且嵌設于外延部的部分向該絕緣板的外部繼續延伸。進一步地，上述正極進液端板、負極進液端板、絕緣板、雙極板、液流框和離子交換膜通過螺紋緊固件固定在一起。根據本技術的另一方面，還提供了一種圓形液流電池堆，液流電池堆包括上述的圓形液流電池，且以圓形液流電池的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圓形液流電池，其特征在于，所述圓形液流電池包括：正極半電池；負極半電池；圓形的離子交換膜(1)，設置在所述正極半電池和所述負極半電池之間；兩個分別向所述正極半電池和所述負極半電池提供電解液的圓形的進液端板，設置在所述圓形液流電池的第一端部和/或第二端部，各所述進液端板分別包括：圓形的進液內孔，設置在所述進液端板的圓心周圍處；多個相互隔離的圓形的進液邊槽，沿所述進液端板的周向均勻排布，各所述進液邊槽將所述進液內孔與所述正極半電池或所述負極半電池連通。

【技術特征摘要】
1.一種圓形液流電池，其特征在于，所述圓形液流電池包括 正極半電池； 負極半電池； 圓形的離子交換膜(I)，設置在所述正極半電池和所述負極半電池之間； 兩個分別向所述正極半電池和所述負極半電池提供電解液的圓形的進液端板，設置在所述圓形液流電池的第一端部和/或第二端部，各所述進液端板分別包括 圓形的進液內孔，設置在所述進液端板的圓心周圍處； 多個相互隔離的圓形的進液邊槽，沿所述進液端板的周向均勻排布，各所述進液邊槽將所述進液內孔與所述正極半電池或所述負極半電池連通。2.根據權利要求1所述的圓形液流電池，其特征在于，各所述進液端板背離所述離子交換膜(I)的第一表面為平面，朝向所述離子交換膜(I)的第二表面包括 與所述進液端板同心的圓形凹陷部，所述進液內孔設置在所述圓形凹陷部中，所述進液邊槽設置在所述圓形凹陷部外圍靠近所述進液端板邊緣的位置，且兩個所述進液端板的圓形凹陷部大小相等； 多個導流槽，設置在所述進液邊槽與所述圓形凹陷部之間將所述電解液由所述進液內孔導流至所述進液邊槽。3.根據權利要求2所述的圓形液流電池，其特征在于，所述導流槽的深度與所述圓形凹陷部的深度相同。4.根據權利要求3所述的圓形液流電池，其特征在于，各所述進液端板的所述進液邊槽和所述導流槽均為四個。5.根據權利要求2所述的圓形液流電池，其特征在于，兩個所述進液端板由外到內依次設置在所述圓形液流電池的同一端部， 位于外側的所述進液端板還包括與位于內側的所述進液端板的進液內孔位置對應且連通的圓形的進液導流孔，且所述進液導流孔的深度與所述位于外側的進液端板的厚度相同； 所述位于內側的進液端板還包括 多個圓形的進液邊孔，與所述位于外側的進液端板的進液邊槽對應且連通； 圓柱體，與所述位于外側的進液端板的進液內孔相對應且厚度與所述位于內側的進液端板的厚度相同。6.根據權利要求2所述的圓形液流電池，其特征在于，兩個所述進液端板分別設置在所述離子交換膜(I)的第一端部和第二端部，任意一個進液端板的圓形凹陷部還設置有將來自另一個進液端板的電解液導出所述圓形液流電池的圓形的出液內孔，且所述出液內孔的深度與其所在的進液端板的厚度相同。7.根據權利要求1至6中任一項所述的圓形液流電池，其特征在于，所述正極半電池和所述負極半電池分別包括 液流框(2)，設置在所述離子交換膜(I)的一側，所述液流框(2)包括同心設置且相互連接的環形框(21)和圓板(22)； 多孔電極(3)，嵌設在所述液流框(2)的環形框(21)與圓板(22)之間； 雙極板(4)，設置在所述多孔電極(3)遠離所述離子交換膜(I)的一側；絕緣板￠)，設置在所述雙極板(4)遠離所述多孔電極(3)的一側，靠近所述雙極板(4)的側面具有凹槽； 集流板(5)，嵌設在所述絕緣板￠)的所述凹槽中； 兩個所述進液端板分別為正極進液端板(7)和負極進液端板(8)，所述正極進液端板(7)的進液內孔為正極進液內孔(71)、所述正極進液端板(7)的進液邊槽為正極進液邊槽(72);所述負極進液端板(8)的進液內孔為負極進液內孔(81)、所述負極進液端板(8)的進液邊槽為負極進液邊槽(83)， 其中 所述正極進液端板(7)設置在靠近所述正極半電池的一側，來自所述正極進液內孔(71)的正極電解液依次經過所述正極半電池的絕緣板￠)、雙極板(4)和液流框(2)進入所述正極半電池的多孔電極(3)進行反應；或 所述正極進液端板(7)設置在遠離所述正極半電池的一側，來自所述正極進液內孔(71)的正極電解液依次經過所述負極半電池的絕緣板￠)、雙極板(4)、液流框(2)、離子交換膜(I)和正極半電池的液流框(2)進入所述正極半電池的多孔電極(3)進行反應；或所述負極進液端板(8)設置在靠近所述負極半電池的一側，來自所述負極進液內孔(81)的負極電解液依次經過所述負極半電池的絕緣板￠)、雙極板(4)和液流框(2)進入所述負極半電池的多孔電極(3)進行反應；或 所述負極進液端板(8)設置在遠離所述負極半電池的一側，來自所述負極進液內孔(81)的負極電解液依次經過所述正極半電池的絕緣板￠)、雙極板(4)、液流框(2)、離子交換膜(I)和所述負極半電池的液流框(2)進入所述負極半電池的多孔電極(3)進行反應。8.根據權利要求7所述的圓形液流電池，其特征在于， 所述離子交換膜(I)、雙極板(4)、液流框(2)和靠近所述正極進液端板(7)或所述負極進液端板(8)的所述絕緣板(6)均具有 與所述正極進液邊槽(72)相對應的圓形的正極液流通孔(10)，所述正極半電池的多孔電極(3)與所述正極液流通孔(10)相連通； 與所述負極進液邊槽(83)相對應的圓形的負極液流通孔(20)，所述負極半電池的多孔電極(3)與所述負極液流通孔(20)相連通； 所述離子交換膜(I)和所述液流框(2)的所述圓板(22)上分別設置有 圓形的正極集液孔(30)，與所述正極半電池的多孔電極(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：殷聰，宋彥斌，湯浩，高玉，李云，高艷，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：實用新型
國別省市：