專利名稱：一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釩電池領(lǐng)域，尤其涉及一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置。
背景技術(shù)：
全釩氧化還原液流電池簡稱為釩電池，釩電池用不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正負(fù)極 活性物質(zhì)，通過外接泵驅(qū)動(dòng)讓電解液在儲液槽與電池電堆內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，正負(fù)極電解液在電堆 內(nèi)的離子交換膜兩側(cè)的電極上分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)，由此完成充放電過程。
其反應(yīng)式如下
負(fù)極反應(yīng)V2+-e— = V3+ E。=-0.26V 正極反應(yīng)V02++2H++e- = V02++H20 E。=l. 00V
電解質(zhì)溶液是電池儲存能量的載體，而液流框是電池的重要組成部分，是電解液在電池 內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的承載裝置，起到到密封、規(guī)范電解液在電池體內(nèi)流動(dòng)方式的作用，是釩電池進(jìn) 入實(shí)用化階段關(guān)鍵技術(shù)問題。
目前通用的液流框大多只注重了它的密封效果，而沒在液流框上開設(shè)液流道或在前后端 板上開設(shè)直線型液流道，這種結(jié)構(gòu)存在以下缺陷
1、 各單體間液流分布不均勻，造成各單體間電壓不均勻，使不同單體電池之間電壓差值
達(dá)到了0.1V-1V，從而降低電池能量轉(zhuǎn)換效率；
2、 電解液在各單體間形成的漏電支路電流較大，降低電池能量轉(zhuǎn)換效率；
3、 各單體間局部電壓分布不均，加速了雙極性電極的腐蝕速度；
4、 電池停止運(yùn)行時(shí)，各單體間的電解液仍處于串通狀態(tài)，漏電支路電流造成電池自放電 嚴(yán)重。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝 置，對現(xiàn)有技術(shù)中的液流框裝置進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)，以提高能量轉(zhuǎn)換效率，延長電池使用 壽命。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括
一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框，且該液流框 上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的液流道。
3所述的液流框裝置，其中，該液流框上設(shè)置有多個(gè)中心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。
所述的液流框裝置，其中，該迂回液流道的截面接近于z形或多個(gè)z形連接在一起的形狀。
所述的液流框裝置，其中，上述液流框包括板框，該液流框兩側(cè)的板框上分別設(shè)置有中 心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。
所述的液流框裝置，其中，該液流框裝置包括兩個(gè)液流框，兩個(gè)液流框呈中心對稱且相 互適配，且上述液流道的走向沿板框方向設(shè)置。
所述的液流框裝置，其中，每個(gè)液流框的四角上設(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，第一進(jìn)液口與第一出液口位于同一對角線上，第二進(jìn)液口與第二出液
口位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的進(jìn)液口與進(jìn)液口、出液口與出液口是相連通的； 與第一進(jìn)液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一出液孔，第一進(jìn)液口通過迂回液流道與第一出液 孔相連通；與第一出液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一進(jìn)液孔，第一出液口通過迂回液流道 與第一進(jìn)液孔相連通。
本發(fā)明提供的一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，在液流框開設(shè)內(nèi)置的液流 道，并且該液流道為迂回式，加大了電池運(yùn)行過程中漏電支路的有效電阻，避免了大功率充 放電時(shí)對電極的腐蝕，在電池停止運(yùn)行時(shí)該種液流框能及時(shí)斷開各個(gè)單體電池之間同極電解 液的連通，大幅度降低了電池停止循環(huán)后漏電支路電流造成的自放電速度，增大了能量轉(zhuǎn)換 效率，而且該液流框采用中心對稱設(shè)計(jì)，減少了制作成本，方便了用戶組裝使用；采用本發(fā) 明的液流框裝置使總能量利用率達(dá)到70%-80%，電流轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到 80%以上，由此可見，本發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)的極大進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明中一個(gè)液流框的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明中各較佳實(shí)施例進(jìn)行較為詳盡的說明。 本發(fā)明提供了一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，采用內(nèi)置的迂回液流道， 加大了電池運(yùn)行過程中漏電支路的有效電阻，避免了大功率充放電時(shí)對電極的腐蝕，提高了 能量轉(zhuǎn)換效率，延長了電池使用壽命。全釩離子氧化還原液流電池液流框裝置中液流框上分 別設(shè)置有帶有彎折且多次迂回的液流道，當(dāng)然該迂回液流道為中心對稱時(shí)其效果最佳，該迂回液流道的縱截面接近于Z形或多個(gè)Z形連接在一起的形狀，延長了進(jìn)出液流道的1倍-50 倍，增大了電解液形成漏電支路電阻的100倍-2000倍，降低了漏電電流引起電極腐蝕速度 的100倍-2000倍，減少了釩電池自放電程度。如圖1所示的，該液流框9兩側(cè)的板框上分 別設(shè)置有迂回液流道7與迂回液流道8，并且該液流框裝置包括兩個(gè)液流框，兩個(gè)液流框呈 中心對稱且相互適配。本發(fā)明中每個(gè)液流框9的四角上設(shè)置有第一進(jìn)液口 1、第一出液口2、 第二進(jìn)液口 3與第二出液口 4，第一進(jìn)液口 1與第一出液口 2位于同一對角線上，第二進(jìn)液 口3與第二出液口 4位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的進(jìn)液口與進(jìn)液口、出液口與出 液口是相連通的；與第一進(jìn)液口 1同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一出液孔5，第一進(jìn)液口 1通 過迂回液流道7與第一出液孔5相連通；與第一出液口 2同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一進(jìn)液 孔6，第一出液口 2通過迂回液流道8與第一進(jìn)液孔6相連通；當(dāng)然本發(fā)明中各個(gè)進(jìn)液口、 出液口、出液孔、進(jìn)液孔以及迂回液流道的位置可以設(shè)置在液流框的其他地方，上述的位置 效果為最佳，關(guān)于各個(gè)開口以及迂回液流道的位置在此不在贅述，而且根據(jù)本發(fā)明的目的迂 回液流道還有其他多種設(shè)置放置，液流框上還可以設(shè)置有多個(gè)中心對稱帶有彎折且多次迂回 的液流道。并且由圖l可知，迂回液流道7與迂回液流道8的走向沿板框方向設(shè)置，液流框 9是豎直使用的，使得釩電池停止運(yùn)行時(shí)能及時(shí)斷開各單體電池之間同極電解液的連通，大 幅度減小了電池停止循環(huán)后支路電流造成的自放電速度，增大了能量轉(zhuǎn)換效率。
現(xiàn)結(jié)合圖1進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行闡述，釩電池液流框9在四角有四個(gè)液口，分別為第一 進(jìn)液口l、第一出液口2、第二進(jìn)液口3與第二出液口4，當(dāng)兩個(gè)液流框在構(gòu)成電池時(shí)，通過 液流框與液流框之間的緊密密封結(jié)合，構(gòu)成釩電池的正負(fù)極的進(jìn)出液流道，其中第一進(jìn)液口 1與其對稱的第一出液口 2連通液流框內(nèi)部流道，構(gòu)成半個(gè)電池的進(jìn)出液口，為了描述方便 其為正極釩電池的進(jìn)出液口，第二進(jìn)液口 3與其對稱的第二出液口 4連通液流框內(nèi)部流道， 構(gòu)成負(fù)極釩電池的進(jìn)出液口，并且第二進(jìn)液口 3、第二出液口 4分別與另一液流框上對對應(yīng) 位置的進(jìn)液口、出液口相連通，同理第一進(jìn)液口 1與第一出液口2也是如此。以下僅對半片 電池的運(yùn)行情況進(jìn)行簡要說明，電解液從儲液罐流出后經(jīng)過泵驅(qū)動(dòng)，泵為電解液提供持續(xù)動(dòng) 力，從第一進(jìn)液口 l流經(jīng)電池內(nèi)置迂回液流道7后，從第一出液孔5流出，進(jìn)入釩電池的碳 氈發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的電解液從第一進(jìn)液孔6進(jìn)入板框的迂回液流道8，然后通過第 一出液口 2進(jìn)入主流道流回儲液罐。另外半片電池液流框?yàn)橹行膶ΨQ安裝，其按照上述方式 進(jìn)行循環(huán)，從而構(gòu)成另一半片電池的循環(huán)。當(dāng)泵停止運(yùn)行時(shí)，由于電解液失去動(dòng)力，電解液 必然會出現(xiàn)倒吸或回流情況，但是由于迂回液流道7與迂回液流道8帶有的多個(gè)彎折，增大了電解液倒吸的阻力，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液出現(xiàn)斷裂，使迂回液流道7與迂回液流 道8中的電解液在液流道頂部彎折處斷開，從而斷開各個(gè)單體電池之間以及各個(gè)單體電池與 儲液罐之間的液流，斷開了電池內(nèi)電解液與外界電解液的聯(lián)系，確保了釩電池內(nèi)部儲存的電 量，使釩電池一段相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不依靠循環(huán)充電也能啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，為用戶持續(xù)供電，使 釩電池的總能量利用率達(dá)到70%-80%，電流轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，電壓轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上； 并且本發(fā)明的迂回液流道阻斷了各個(gè)單體電池之間的自放電，有效避免了大功率充放時(shí)電極 板的腐蝕，延長了釩電池的使用壽命。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，在液流框上內(nèi) 置帶有彎折的迂回液流道，并且該迂回液流道為中心對稱的，迂回液流道的截面接近于Z形 或多個(gè)Z形連接在一起的形狀，延長了液流道的長度，增大了電解液形成漏電支路電阻的100 倍-2000倍，降低了漏電電流引起電極腐蝕速度的100倍-2000倍，減少了釩電池自放電程度； 并且該種迂回液流道結(jié)構(gòu)，使電解液在有泵提供動(dòng)力的情況下能夠在順利完成電化學(xué)反應(yīng)， 而當(dāng)泵停止工作時(shí)，電解液失去動(dòng)力，電解液必然會出現(xiàn)倒吸或回流情況，但是由于迂回液 流道帶有的多個(gè)彎折，增大了電解液倒吸的阻力，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液出現(xiàn)斷裂處， 使迂回液流道中的電解液在液流道的頂部彎折處斷開，從而斷開了電池內(nèi)電解液與外界電解 液的聯(lián)系，確保了釩電池內(nèi)部儲存的電量，使釩電池一段相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不依靠循環(huán)充電也 能啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，為用戶持續(xù)供電，提高了釩電池的能量轉(zhuǎn)換效率，延長了釩電池的使用壽 命。由于液流框之間是中心對稱的，使本發(fā)明的液流框制作工藝簡單，降低了制成成本，并 且用戶裝配時(shí)也非常簡便，降低了用戶使用與維護(hù)成本；并且現(xiàn)有技術(shù)中單體電池間電壓差 范圍在0. IV-IV之間，而采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)解決了不同單體之間電壓差距很大的技術(shù)難題， 使單體電池間電壓差范圍在0.01V-0.1V之間，大幅度提高了釩電池的穩(wěn)定性與安全性。由此 可見，本發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)的極大進(jìn)步。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述各較佳實(shí)施例描述的較為詳細(xì)，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，本 發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員受本發(fā)明的啟示進(jìn)行簡單替換、組 合或變形都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，該液流框裝置包括液流框，其特征在于該液流框上設(shè)置有帶彎折且多次迂回的液流道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流框裝置，其特征在于該液流框上設(shè)置有多個(gè)中心對稱帶有彎 折且多次迂回的液流道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液流框裝置，其特征在于該迂回液流道的截面接近于Z形或 多個(gè)Z形連接在一起的形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液流框裝置，其特征在于上述液流框包括板框，該液流框兩側(cè)的 板框上分別設(shè)置有中心對稱帶有彎折且多次迂回的液流道。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流框裝置，其特征在于該液流框裝置包括兩個(gè)液流框，兩個(gè)液 流框呈中心對稱且相互適配，且上述液流道的走向沿板框方向設(shè)置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液流框裝置，其特征在于每個(gè)液流框的四角上設(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，第一進(jìn)液口與第一出液口位于同一對角線上，第二 進(jìn)液口與第二出液口位于同一對角線上，各液流框之間對應(yīng)的進(jìn)液口與進(jìn)液口、出液口與出液口是相連通的；與第一進(jìn)液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一出液孔，第一進(jìn)液口通過迂回 液流道與第一出液孔相連通；與第一出液口同側(cè)的板框內(nèi)側(cè)上設(shè)置有第一進(jìn)液孔，第一出液 口通過迂回液流道與第一進(jìn)液孔相連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全釩離子氧化還原液流電池的液流框裝置，該液流框上設(shè)置帶有彎折且多次迂回的液流道，并且該液流道為中心對稱，其截面接近于Z形或多個(gè)Z形連接在一起的形狀。本發(fā)明中迂回液流道帶有的多個(gè)彎折，增大了內(nèi)置流道的長度，增大了電池自放電的有效電阻，減緩了自放電的速度，避免了電池出現(xiàn)局部電壓過高的情況，并且在電池靜置時(shí)，必然使迂回液流道內(nèi)的電解液在液流道折彎處出現(xiàn)斷裂，使單體電池中的電解液與其它單體電池及儲液裝置中的電解液隔絕，避免了電池在由電解液連通時(shí)出現(xiàn)的自放電現(xiàn)象，在充完電時(shí)，大量的電能就會儲存在電堆自身當(dāng)中，提高了釩電池的能量轉(zhuǎn)換效率，延長了釩電池的使用壽命。
文檔編號H01M2/38GK101562253SQ200910015370
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 張建國, 建 湯, 薛太白, 韓麗娜 申請人:青島武曉集團(tuán)有限公司