專利名稱：一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液流儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流電池的 新型液流框裝置。
背景技術(shù)：
全釩離子氧化還原液流電池是一種綠色環(huán)保電池，全釩離子氧化還原液流電池作 為儲(chǔ)能電源主要應(yīng)用在電廠或電站等大規(guī)模場(chǎng)所，大規(guī)模光電轉(zhuǎn)換、風(fēng)能發(fā)電的儲(chǔ)能電源 以及作為邊緣地區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)，以及不間斷電源或應(yīng)急電源系統(tǒng)等。隨著全釩離子氧化還原液流電池的廣泛應(yīng)用，對(duì)大型儲(chǔ)能電池有很大的需求趨 勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)做的最大的單堆電池的液流框?yàn)閱蝹€(gè)框架，電堆最大輸出功率為 5KW。若要增大電堆的輸出功率，增大電極面積是關(guān)鍵技術(shù)。由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的導(dǎo)電雙極板原 材料石墨板面積有限，若向更大功率發(fā)展，則會(huì)受到一定的限制，國(guó)外生產(chǎn)的石墨板面積能 稍大一點(diǎn)，但價(jià)格較貴，成本過高。此外由于石墨板的脆性，機(jī)制板材的面積不能過大，否則 在組裝過程由于受力不均，容易發(fā)生變形，應(yīng)力長(zhǎng)期作用有可能造成裂縫、導(dǎo)致兩極電解液 的相互滲透，使電池效率下降。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中液流框裝置的構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)， 提供一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置。其技術(shù)解決方案是一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括液流框框架，所述液流 框框架的形狀為正方形，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有一個(gè)橫向框架與一個(gè)縱向框架，橫向框架 與縱向框架垂直交叉，使整體框架結(jié)構(gòu)呈田字形；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫向框架的 豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道；在液流框框架上設(shè)置有 第一進(jìn)液口、第一出液口、第二進(jìn)液口與第二出液口 ；在橫向框架、縱向框架與液流框框架 上均設(shè)置有定位圓孔。上述液流框框架的下邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第一導(dǎo)流槽，第一導(dǎo)流槽垂直于液流框 框架的下邊框平行排列，在第一導(dǎo)流槽與下邊框之間設(shè)置有第一液流道緩沖區(qū)；上述液流 框框架的上邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第二導(dǎo)流槽，第二導(dǎo)流槽垂直于液流框框架的上邊框平行 排列，在第二導(dǎo)流槽與上邊框之間設(shè)置有第二液流道緩沖區(qū)；上述橫向框架的下上兩側(cè)分 別設(shè)置有第三導(dǎo)流槽與第四導(dǎo)流槽，第三導(dǎo)流槽與第四導(dǎo)流槽均垂直于橫向框架平行排 列，在第三導(dǎo)流槽與橫向框架之間設(shè)置有第三液流道緩沖區(qū)，在第四導(dǎo)流槽與橫向框架之 間設(shè)置有第四液流道緩沖區(qū)。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型關(guān)于液流框裝置的設(shè)計(jì)，既是多塊液流框的平面有機(jī)組合又是大面積 雙電極的平面有機(jī)分割，解決了受導(dǎo)電雙電極材料(石墨板)制約的問題，實(shí)現(xiàn)了超大輸出 功率單電堆，提高了電池效率；另外，本實(shí)用新型制作工藝簡(jiǎn)單，裝配方便，生產(chǎn)成本低，即 實(shí)現(xiàn)了電堆超大功率輸出又保證了電堆的密封性和安全穩(wěn)定性。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括形狀為正方形 的液流框框架1，液流框框架1由塑料材質(zhì)制成，在液流框框架1上設(shè)置有一個(gè)橫向框架2 和一個(gè)豎向框架3，橫向框架2與豎向框架3垂直交叉，使整體框架呈現(xiàn)田字形結(jié)構(gòu)。所述 橫向框架2和豎向框架3將正方形液流框框架1分成四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域均配置有導(dǎo)電雙 電極石墨板4構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，為了方便描述，將其分別稱之為第一反應(yīng)區(qū)5、第二反應(yīng) 區(qū)6、第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8。在液流框框架的下邊框上設(shè)置有第一進(jìn)液口 101與第 二進(jìn)液口 102，在液流框框架的上邊框上設(shè)置有第一出液口 103與第二出液口 104，其中，第 一進(jìn)液口 101與第一出液口 103位于正方形液流框框架1的對(duì)角線上，第二進(jìn)液口 102與 第二出液口 104關(guān)于橫向框架2對(duì)稱設(shè)置。在橫向框架2上設(shè)置有垂直于橫向框架2的豎 向分流道201，在縱向框架3上設(shè)置有垂直于縱向框架3的橫向分流道301，豎向分流道201 與橫向分流道301的設(shè)置使液流框中的電解液能夠均勻、流暢的流向各個(gè)反應(yīng)區(qū)域參與電 化學(xué)反應(yīng)。在液流框框架1的下邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有若干個(gè)第一導(dǎo)流槽9，第一導(dǎo)流槽9垂 直于液流框框架1的下邊框平行排列，在第一導(dǎo)流槽9與下邊框之間設(shè)置有第一液流道緩 沖區(qū)10，第一導(dǎo)流槽9與第一液流道緩沖區(qū)10相連通，第一液流道緩沖區(qū)10與液流框框 架1上的第一進(jìn)液口 101相連通。在液流框框架1的上邊框內(nèi)側(cè)邊緣同樣設(shè)置有若干導(dǎo)流 槽，為了方便描述及區(qū)分，將其稱為第二導(dǎo)流槽11，第二導(dǎo)流槽11垂直于上邊框平行排列， 在第二導(dǎo)流槽11與液流框框架1的上邊框之間設(shè)置有第二液流道緩沖區(qū)12，第二導(dǎo)流槽 11與第二液流道緩沖區(qū)12相連通，第二液流道緩沖區(qū)12與液流框框架1上的第一出液口 103相連通。為了進(jìn)一步使電解液能夠均勻、流暢的流向四個(gè)電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，在橫向框架2的 上下兩側(cè)均設(shè)置有若干個(gè)導(dǎo)流槽，將橫向框架2下方且臨近橫向框架2設(shè)置的導(dǎo)流槽稱為 第三導(dǎo)流槽13，將橫向框架2上方且臨近橫向框架2設(shè)置的導(dǎo)流槽稱為第四導(dǎo)流槽14 ；第 三導(dǎo)流槽13與第四導(dǎo)流槽14均垂直于橫向框架2平行排列，在橫向框架2與第三導(dǎo)流槽 13之間設(shè)置有第三液流道緩沖區(qū)15，在橫向框架2與第四導(dǎo)流槽14之間設(shè)置有第四液流 道緩沖區(qū)16。橫向框架2上垂直于橫向框架2設(shè)置的豎向分流道201分別與第三液流道緩 沖區(qū)15、第四液流道緩沖區(qū)16相連通，第三液流道緩沖區(qū)15與第三導(dǎo)流槽13相連通，第四 液流道緩沖區(qū)16與第四導(dǎo)流槽14相連通。上述液流道緩沖區(qū)均順延相鄰板框方向設(shè)置。 第一反應(yīng)區(qū)5中的電解液經(jīng)過第三導(dǎo)流槽13在第三液流道緩沖區(qū)15中匯集，然后通過橫 向框架2上設(shè)置的豎向分流道201進(jìn)入第四液流道緩沖區(qū)16，再經(jīng)過第四導(dǎo)流槽14進(jìn)入第 三反應(yīng)區(qū)7。同時(shí)，為了防止橡膠墊在組裝過程中受壓變形阻塞上述導(dǎo)流槽，在導(dǎo)流槽上方加 一薄蓋片，減低了電解液的流動(dòng)阻力，保證了電池的流量，提高了總能量利用率。以下對(duì)半片電池的運(yùn)行情況進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，當(dāng)中未述及的技術(shù)內(nèi)容均可直接采取 或借鑒現(xiàn)有技術(shù)相應(yīng)技術(shù)內(nèi)容，此處不再冗述。電解液經(jīng)過泵驅(qū)動(dòng)力的作用從儲(chǔ)液罐中流出進(jìn)入第一進(jìn)液口 101，然后在第一液流道緩沖區(qū)10中匯集，經(jīng)第一分流槽9流入第一反應(yīng) 區(qū)5與第二反應(yīng)區(qū)6，第一反應(yīng)區(qū)5與第二反應(yīng)區(qū)6中的電解液依次經(jīng)第三導(dǎo)流槽13、第三 液流道緩沖區(qū)15、橫向框架上的豎向分流道201、第四液流道緩沖區(qū)16、第四導(dǎo)流槽14進(jìn) 入第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8，第三反應(yīng)區(qū)7與第四反應(yīng)區(qū)8中的電解液流經(jīng)第二導(dǎo)流 槽11后在第二液流道緩沖區(qū)12中匯集，后經(jīng)第一出液口 103流回儲(chǔ)液罐，完成電解液的循 環(huán)。相應(yīng)的電解液在四個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行充電或放電。另外半片電池的液 流框裝置為中心對(duì)稱安裝，按照上述方式進(jìn)行循環(huán)，從而構(gòu)成另一半片電池的循環(huán)，區(qū)別之 處在于電解液從第二進(jìn)液口 102進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，然后從第二出液口 104流回儲(chǔ)液罐。在橫向框架2、豎向框架3與液流框框架1上均設(shè)置有定位圓孔17，電堆組裝時(shí)， 將多個(gè)液流框裝置疊加在一起，用若干根緊固螺桿穿過定位圓孔17，將多個(gè)該液流框裝置 緊固在一起，即形成超大輸出功率電池堆。這樣避免了由于石墨板的脆性和面積過大，在組 裝過程由于受力不均勻，容易發(fā)生變形，應(yīng)力長(zhǎng)期作用有可能造成裂縫，導(dǎo)致電解液的相互 滲透，從而使電池效率下降的情況發(fā)生，同時(shí)既增大了導(dǎo)電雙電極的有效面積又加固了電 堆的密封性，增強(qiáng)了電池結(jié)構(gòu)的整體性能，使電池結(jié)構(gòu)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，延長(zhǎng)了電池使用 壽命。上述定位圓孔17的大小、個(gè)數(shù)及位置均可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。通過上述描述可知，本實(shí)用新型關(guān)于田字形液流框的設(shè)計(jì)，既是多塊液流框的平 面有機(jī)組合又是大面積雙電極的平面有機(jī)分割。本實(shí)用新型制作工藝簡(jiǎn)單，裝配方便，生產(chǎn) 成本低，既實(shí)現(xiàn)了電堆超大功率輸出又保證了電堆的密封性和安全穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括液流框框架，其特征在于 所述液流框框架的形狀為正方形，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有一個(gè)橫向框架與一個(gè)縱向框架， 橫向框架與縱向框架垂直交叉，使整體框架結(jié)構(gòu)呈田字形；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫 向框架的豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道；在液流框框架 上設(shè)置有第一進(jìn)液口、第一出液口、第二進(jìn)液口與第二出液口 ；在橫向框架、縱向框架與液 流框框架上均設(shè)置有定位圓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，其特征 在于所述液流框框架的下邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第一導(dǎo)流槽，第一導(dǎo)流槽垂直于液流框框 架的下邊框平行排列，在第一導(dǎo)流槽與下邊框之間設(shè)置有第一液流道緩沖區(qū)；所述液流框 框架的上邊框內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第二導(dǎo)流槽，第二導(dǎo)流槽垂直于液流框框架的上邊框平行排 列，在第二導(dǎo)流槽與上邊框之間設(shè)置有第二液流道緩沖區(qū)；所述橫向框架的下上兩側(cè)分別 設(shè)置有第三導(dǎo)流槽與第四導(dǎo)流槽，第三導(dǎo)流槽與第四導(dǎo)流槽均垂直于橫向框架平行排列， 在第三導(dǎo)流槽與橫向框架之間設(shè)置有第三液流道緩沖區(qū)，在第四導(dǎo)流槽與橫向框架之間設(shè) 置有第四液流道緩沖區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種全釩離子氧化還原液流電池的新型液流框裝置，包括液流框框架，所述液流框框架的形狀為正方形，在液流框框架內(nèi)設(shè)置有一個(gè)橫向框架與一個(gè)縱向框架，橫向框架與縱向框架垂直交叉，使整體框架結(jié)構(gòu)呈田字形；在橫向框架上設(shè)置有垂直于橫向框架的豎向分流道，在縱向框架上設(shè)置有垂直于縱向框架的橫向分流道；在液流框框架上設(shè)置有第一進(jìn)液口、第一出液口、第二進(jìn)液口與第二出液口；在橫向框架、縱向框架與液流框框架上均設(shè)置有定位圓孔。本實(shí)用新型解決了受導(dǎo)電雙電極材料(石墨板)制約的問題，實(shí)現(xiàn)了超大輸出功率單電堆，提高了電池效率。
文檔編號(hào)H01M2/38GK201820842SQ20102027147
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
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