本發(fā)明涉及被設(shè)置用于氧化還原液流電池并且用作其組件的單元框架、被設(shè)置用于氧化還原液流電池并且包括用于氧化還原液流電池的單元框架的單元堆疊體、包括用于氧化還原液流電池的單元堆疊體的氧化還原液流電池。特別地，本發(fā)明涉及被設(shè)置用于氧化還原液流電池的單元框架，該單元框架的產(chǎn)率優(yōu)異，厚度可減小，并且可提高電解液的散熱性能并且減小電解液的壓力損失。

背景技術(shù)：

如日本專利特許公開No.2013-080613(專利文獻(xiàn)1)和日本專利特許公開No.2002-246061(專利文獻(xiàn)2)中描述的，已知作為一個(gè)大容量存儲(chǔ)電池的氧化還原液流電池(下文中也被稱為“RF電池”)。被稱為是氧化還原液流電池的應(yīng)用的是：負(fù)載均衡，以及瞬時(shí)壓降補(bǔ)償和備用電源，以及對(duì)自然能量的輸出進(jìn)行平滑化，所述自然能量諸如要促進(jìn)其大量引入的太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等。

RF電池是使用包含價(jià)位因氧化-還原而變化的金屬離子(活性材料)的電解液作為正電極電解液和負(fù)電極電解液來執(zhí)行充電和放電的電池。圖7示出了使用包含V離子的釩電解液作為正電極電解液和負(fù)電極電解液的基于釩的RF電池300的操作原理。在圖7中，電池單元100中的實(shí)線箭頭和虛線箭頭分別指示充電反應(yīng)和放電反應(yīng)。

RF電池300包括由滲入氫離子的離子交換隔膜101將其分離成正電極單元102和負(fù)電極單元103的單元100。正電極單元102具有并入其中的正電極104，并且被設(shè)置用于正電極電解液并且儲(chǔ)存正電極電解液的儲(chǔ)槽106經(jīng)由導(dǎo)管108、110被連接到正電極單元102。類似地，負(fù)電極單元103具有并入其中的負(fù)電極105，并且被設(shè)置用于負(fù)電極電解液并且儲(chǔ)存負(fù)電極電解液的儲(chǔ)槽107經(jīng)由導(dǎo)管109、111被連接到負(fù)電極單元103。并且，通過泵112、113，儲(chǔ)存在各儲(chǔ)槽106、107中的電解液被循環(huán)，因此經(jīng)過單元100(正電極單元102和負(fù)電極單元103)以執(zhí)行充電和放電。

在RF電池300中，正常地，利用包括具有以多個(gè)層堆疊的多個(gè)單元100的單元堆疊體的構(gòu)造。圖8是單元堆疊體的示意性構(gòu)造圖。單元堆疊體10S被形成為，使得其由各自以多個(gè)層堆疊的包括框架主體22和與其成一體化的雙極板21的單元框架20、正電極104、離子交換隔膜101和負(fù)電極105構(gòu)成，并且這個(gè)堆疊體被夾在兩個(gè)端板250s之間并因此被兩個(gè)端板250s夾持。

在單元堆疊體10S中，正電極104設(shè)置在雙極板21的一個(gè)表面?zhèn)纫约柏?fù)電極105設(shè)置在雙極板21的另一個(gè)表面?zhèn)?，并且在相鄰的單元框?0之間將形成單個(gè)單元。在單元堆疊體10S中，電解液被設(shè)置用于穿透框架主體22的歧管200傳遞，并且隙縫210被形成在歧管200和雙極板21之間的框架主體22的表面上。在圖8中示出的單元堆疊體10S中，正電極電解液從供液歧管201經(jīng)由被形成在框架主體22的一個(gè)表面?zhèn)?對(duì)應(yīng)于圖的紙張的正面)的隙縫211被供應(yīng)到在正電極104側(cè)的雙極板21，并且正電極電解液經(jīng)由被形成在框架主體22的上部部分的隙縫213被排放到排液歧管203。類似地，負(fù)電極電解液從供液歧管202經(jīng)由被形成在框架主體22的另一個(gè)表面?zhèn)?對(duì)應(yīng)于圖的紙張的背面)的隙縫212被供應(yīng)到在負(fù)電極105側(cè)的雙極板21，并且負(fù)電極電解液經(jīng)由被形成在框架主體22的上部部分的隙縫214被排放到排液歧管204。此外，在框架主體22的形成隙縫211-214的一部分處，設(shè)置由塑料制成的并且保護(hù)離子交換隔膜101的保護(hù)板30。各保護(hù)板30具有被形成在對(duì)應(yīng)于各歧管201-204的位置處的通孔并且具有覆蓋各隙縫211-214的大小。以保護(hù)板30被覆蓋的隙縫211-214不接觸離子交換隔膜101，并且可防止離子交換隔膜因隙縫的不規(guī)則而受損。

引用列表

專利文獻(xiàn)

PTD1：日本專利特許公開No.2013-080613

PTD2：日本專利特許公開No.2002-246061

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

近年來，雖然引入了大規(guī)模自然能量發(fā)電，但對(duì)能夠儲(chǔ)存大量電力的RF電池的需求日益增加。因此，鑒于RF電池的成本降低，因此存在提高作為RF電阻組件的單元框架的產(chǎn)率的需求。通常，通過注塑成型來形成單元框架，并且當(dāng)考慮到其產(chǎn)率時(shí)，還期望同時(shí)通過注塑成型形成被形成在單元框架上的隙縫。此外，鑒于RF電池小型化，所以還存在減小構(gòu)成被包括在RF電池中的單元堆疊體的單元框架的厚度的需求。

在RF電池中，支路電流經(jīng)由電解液流入單元框架的隙縫中，并且造成因支路電流造成的損失(支路電流損失)。這個(gè)支路電流導(dǎo)致電解液發(fā)熱并且使溫度升高，這可使單元框架軟化并且變形，并且因此使其受損。因此，為了抑制隙縫中電解液溫度的升高，期望可提高電解液的散熱性能的單元框架。此外，期望可減小流過單元框架的隙縫的電解液的壓力損失的單元框架。

傳統(tǒng)單元框架通常具有隙縫，隙縫具有一橫截面形狀，使得隙縫具有尺寸比率大體等于1(h≈w)的寬度w和深度h，因此具有大體正方形的橫截面形狀。傳統(tǒng)上，從提高電解液的散熱性能并且減小其壓力損失的角度來看，單元框架的隙縫應(yīng)該具有什么橫截面形狀尚沒有被充分檢驗(yàn)。此外，傳統(tǒng)上，正方形形狀已被采納用于隙縫的橫截面形狀，并且當(dāng)隙縫的橫截面面積被增大時(shí)，其寬度也被增大，這使得框架厚度必定增大。這是使單元堆疊體的大小增加的一個(gè)因素。

已經(jīng)鑒于以上情形做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種被設(shè)置用于氧化還原液流電池的單元框架，該單元框架的產(chǎn)率優(yōu)異，厚度可減小，并且可提高電解液的散熱性能并且減小電解液的壓力損失。此外，另一個(gè)目的是提供如上所述的被設(shè)置用于氧化還原液流電池并且包括用于氧化還原液流電池的單元框架的單元堆疊體。

問題的解決方案

一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的單元框架包括：雙極板；以及框架主體，其設(shè)置在所述雙極板的外周。所述框架主體包括歧管和至少一個(gè)隙縫，所述歧管穿透所述框架主體的正表面和背表面并且電解液流過所述歧管，所述至少一個(gè)隙縫被形成在所述框架主體的所述正表面上并且在所述歧管和所述雙極板之間形成所述電解液的通道。在所述隙縫的縱向方向上，所述隙縫的橫截面形狀具有寬度w和深度h，所述寬度w和所述深度h滿足(A)w≥3mm以及(B)1/8<h/w<1。

一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的單元堆疊體是被形成為使得該單元堆疊體由以多個(gè)層堆疊的具有雙極板的單元框架、正電極、離子交換隔膜和負(fù)電極來構(gòu)成。并且，所述單元堆疊體包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面所述的用于氧化還原液流電池的單元框架作為所述單元框架。

一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的氧化還原液流電池包括如上所述的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的電池堆疊體。

本發(fā)明的有益效果

以上用于氧化還原液流電池的單元框架的產(chǎn)率優(yōu)異，厚度可減小，并且可提高電解液的散熱性能并且減小電解液的壓力損失。以上用于氧化還原液流電池的單元框架和氧化還原液流電池可小型化并且提高電解液的散熱性能并且減小電解液的壓力損失。

附圖說明

圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的單元框架的示意性正視圖。

圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的框架主體中的隙縫的橫截面形狀的示意性橫截面。

圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的單元框架具有橫截面形狀滿足要求(A)和(B)的隙縫的范圍的曲線圖。

圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的單元框架具有橫截面形狀滿足要求(A)至(C)的隙縫的范圍的曲線圖。

圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的單元框架具有橫截面形狀滿足要求(A)至(D)的隙縫的范圍的曲線圖。

圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的單元框架具有橫截面形狀滿足要求(A)至(E)的隙縫的范圍的曲線圖。

圖7示出氧化還原液流電池的操作原理。

圖8是單元堆疊體的示意性構(gòu)造圖。

具體實(shí)施方式

[對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述]

初始地，將列舉并且描述本發(fā)明的實(shí)施例。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的氧化還原液流電池的單元框架是包括以下的一種單元框架：雙極板；以及框架主體，其設(shè)置在雙極板的外周?？蚣苤黧w包括：歧管，其穿透框架主體的正表面和背表面并且電解液流過歧管；以及至少一個(gè)隙縫，其被形成在框架主體的正表面上并且在歧管和雙極板之間形成電解液的通道。在隙縫的縱向方向上，隙縫的橫截面形狀具有寬度w和深度h，寬度w和深度h滿足(A)w≥3mm以及(B)1/8<h/w<1。

根據(jù)以上的單元框架，隙縫具有滿足要求(A)即w≥3mm的橫截面形狀，并且隙縫因此具有3mm以上的寬度，使得當(dāng)通過注塑成型來形成單元框架時(shí)，可容易同時(shí)地形成隙縫。因此，單元框架的產(chǎn)率優(yōu)異。當(dāng)隙縫的寬度小于3mm時(shí)，難以通過注塑成型精確地形成隙縫。以上的單元框架具有橫截面形狀滿足要求(B)即1/8<h/w<1(即，h<w且h>w/8)的隙縫。當(dāng)滿足h/w<1(也就是說，h<w)時(shí)，隙縫具有寬(或橫向方向上長(zhǎng)的)橫截面形狀。當(dāng)將具有橫向方向上長(zhǎng)的橫截面形狀的隙縫與具有傳統(tǒng)正方形形狀和相同橫截面面積的隙縫進(jìn)行比較時(shí)，前者比后者的深度小，因此允許單元框架的厚度減小。這樣允許單元框架具有減小的厚度，單元堆疊體被小型化，因此氧化還原液流電池被小型化。具有較小值的h/w允許隙縫具有更平坦的橫截面形狀，因此具有更小的深度。

包括具有較小橫截面面積和較長(zhǎng)隙縫長(zhǎng)度的隙縫的單元框架增大了隙縫中電解液的電阻并且減小了因支路電流造成的熱量。此外，具有較大表面面積的隙縫提供了增大的散熱面積，因此提高了電解液的散熱性能。因此，對(duì)于給定的隙縫長(zhǎng)度，具有較長(zhǎng)被浸濕的周長(zhǎng)長(zhǎng)度(或橫截面中的較長(zhǎng)周長(zhǎng))的隙縫具有較大的表面面積，因此提高了電解液的散熱性能。也就是說，鑒于電解液的散熱性能，優(yōu)選地，周長(zhǎng)相對(duì)于橫截面面積是長(zhǎng)的。因?yàn)橄犊p具有滿足h<w的橫截面形狀，所以它具有橫向方向上長(zhǎng)的橫截面形狀，并且當(dāng)將隙縫與具有傳統(tǒng)正方形形狀和相同橫截面面積的隙縫進(jìn)行比較時(shí)，前者可具有比后者長(zhǎng)的周長(zhǎng)，因此可提高電解液的散熱性能。具有較小值的h/w允許隙縫具有較長(zhǎng)的周長(zhǎng)。相比之下，因較大的橫截面面積和較短的周長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了較小的壓力損失，因此，當(dāng)考慮到壓力損失時(shí)，壓力損失可在隙縫具有正方形橫截面形狀時(shí)最小。橫截面形狀滿足h/w>1/8的隙縫可防止周長(zhǎng)過度地大，因此防止壓力損失過大。因此，可針對(duì)給定橫截面的隙縫面積，實(shí)現(xiàn)壓力損失的減小。因此，滿足要求(A)和(B)的以上單元框架可實(shí)現(xiàn)電解液的散熱性能提高及其壓力損失減小兩者，同時(shí)單元框架的產(chǎn)率優(yōu)異并且其厚度也可減小。

本文中引用的隙縫的橫截面形狀意指其與隙縫縱向方向(即，電解液流動(dòng)的方向)正交的橫截面的形狀。此外，隙縫的寬度意指橫截面的寬度的平均值并且隙縫的深度意指橫截面的深度的平均值。

(2)作為如上所述的用于氧化還原液流電池的單元框架的一個(gè)方面，以上隙縫具有滿足(C)w≤8mm的橫截面形狀。

當(dāng)隙縫具有滿足要求(C)即w≤8mm的橫截面形狀時(shí)，隙縫具有8mm或更小的寬度，并且可防止被設(shè)置成覆蓋隙縫的保護(hù)板落入隙縫中。

(3)作為對(duì)于條目(2)如上所述的用于氧化還原液流電池的單元框架的一個(gè)方面，此外，以上隙縫具有滿足(D)h≤5mm的橫截面形狀。

當(dāng)隙縫具有滿足要求(D)即h≤5mm的橫截面形狀時(shí)，隙縫具有5mm或更小的深度，并且單元框架的厚度可因此減小。

(4)作為對(duì)于條目(3)如上所述的用于氧化還原液流電池的單元框架的一個(gè)方面，此外，以上隙縫具有滿足(E)h/w≤3/5的橫截面形狀。

橫截面形狀滿足要求(E)即h/w≤3/5(即，h≤3w/5)的隙縫確保周長(zhǎng)在一定程度上能夠進(jìn)一步提高電解液的散熱性能。此外，隙縫可具有平坦的橫截面形狀，因此具有小深度，并且單元框架的厚度可因此減小。

(5)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的單元堆疊體是一種被形成為使得其由以多個(gè)層堆疊的具有雙極板的單元框架、正電極、離子交換隔膜和負(fù)電極構(gòu)成的單元堆疊體。并且，這個(gè)單元堆疊體包括根據(jù)對(duì)于條目(1)至(4)如上所述的的單元框架中的任一個(gè)的用于氧化還原液流電池的單元框架作為所述單元框架。

具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的單元框架的以上單元堆疊體可小型化(或者其厚度可減小)并且允許電解液的散熱性能被提高并且其壓力損失被減小。

(6)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的氧化還原液流電池包括根據(jù)以上條目(5)的用于氧化還原液流電池的單元堆疊體。

包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于氧化還原液流電池的單元框架的以上氧化還原液流電池可小型化并且允許電解液的散熱性能被提高并且其壓力損失被減小。

[對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述]

下文中，將在具體示例中描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單元框架、單元堆疊體和氧化還原液流電池。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單元堆疊體和氧化還原液流電池的特征在于單元框架的隙縫的橫截面形狀，并且構(gòu)造中的剩余部分與參照?qǐng)D7和圖8描述的傳統(tǒng)單元堆疊體和氧化還原液流電池相同。因此，下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單元框架，將參照與圖7和圖8中指示的符號(hào)相同的符號(hào)來指代與傳統(tǒng)構(gòu)造類似的任何構(gòu)造，并且將不對(duì)其進(jìn)行描述。注意的是，本發(fā)明不限于這些示例，并且旨在包括權(quán)利要求的術(shù)語所指示的并且與其等同的含義和范圍內(nèi)的任何修改形式。

圖1示出具有框架主體22的單元框架20，框架主體22設(shè)置在雙極板21的外周，并且通過注塑成型等，使框架主體22與雙極板21的外周成一體化?？蚣苤黧w22包括：歧管200(歧管201-204)，其穿透框架主體的正面和背面并且使電解液通過；以及隙縫210(隙縫211-214)，其形成在框架主體的表面上并且在各歧管201-204和雙極板21之間形成用于電解液的通道。隙縫211、213被形成在框架主體22的一個(gè)表面?zhèn)?對(duì)應(yīng)于圖的紙張的正面)并且隙縫212、213被形成在框架主體22的另一個(gè)表面?zhèn)?對(duì)應(yīng)于圖的紙張的背面)。此外，在單元框架20上，在其中形成有隙縫211和213的框架主體22的一個(gè)側(cè)表面上，保護(hù)板30被設(shè)置成覆蓋隙縫211和213。盡管在圖中未示出，但在框架主體22的另一個(gè)表面?zhèn)冗€存在被設(shè)置成覆蓋隙縫212、214的保護(hù)板。

構(gòu)成單元框架20的框架主體22例如由聚氯乙烯樹脂、聚丙烯、聚乙烯、氟樹脂、環(huán)氧樹脂或其他類似的塑料或橡膠等形成。雙極板21可由塑料碳形成。

框架主體22與雙極板21被成一體化，以使得雙極板21的外邊緣部分夾在正面和背面之間。因此，框架主體22比雙極板21厚，并且在框架主體22和雙極板21的邊界處形成有階梯狀表面。沿著這個(gè)階梯狀表面，正電極(參見圖8)被設(shè)置在雙極板21的一個(gè)表面?zhèn)炔⑶邑?fù)電極(參見圖8)被設(shè)置在雙極板21的另一個(gè)表面?zhèn)?。單元框?0(框架主體22)具有例如2mm或更大且10mm或更小的厚度。

隙縫210具有被連接到歧管200的一端和被連接到框架主體22與雙極板21的階梯狀表面的另一端?？蚣苤黧w22由四條邊形成，其中，正常地，被設(shè)置有歧管200的一邊具有被設(shè)置有流量調(diào)節(jié)部分的內(nèi)邊緣部分，并且隙縫210具有被連接到流量調(diào)節(jié)部分的另一端。流量調(diào)節(jié)部分具有使從隙縫210供應(yīng)的電解液沿著電極的邊緣部分?jǐn)U散，并且收集從電極排放到隙縫210的電解液的功能。

圖2示出隙縫210沿著圖1的II-II線的橫截面形狀。隙縫210具有矩形橫截面形狀，并且當(dāng)隙縫的寬度被表達(dá)為w并且隙縫的深度被表達(dá)為h時(shí)，滿足以下要求(A)和(B)：

(A)w≥3mm；以及

(B)1/8<h/w<1(即，h<w且h>w/8)。

通過滿足以上要求(A)，隙縫210具有3mm或更大的寬度，并且當(dāng)通過注塑成型形成單元框架20時(shí)，可精確地形成隙縫210。

通過滿足以上要求(B)h<w，因此，隙縫210具有寬的(或橫向方向上長(zhǎng)的)橫截面形狀。當(dāng)將具有橫向方向上長(zhǎng)的橫截面形狀的隙縫210與具有傳統(tǒng)正方形形狀和與隙縫210相同的橫截面面積的隙縫進(jìn)行比較時(shí)，前者比后者的深度小，因此允許單元框架20的厚度減小。具有較小值的h/w允許隙縫具有更平坦的橫截面形狀和具有較小的深度，因此允許單元框架20的厚度被進(jìn)一步減小。

此外，通過滿足以上要求(B)，隙縫210具有橫向方向上長(zhǎng)的(即，h<w)橫截面形狀，并且當(dāng)將隙縫210與具有傳統(tǒng)正方形形狀和與隙縫210相同的橫截面面積的隙縫進(jìn)行比較時(shí)，前者可具有比后者長(zhǎng)的周長(zhǎng)，因此可提高電解液的散熱性能。具有較小值的h/w允許隙縫210具有較長(zhǎng)周長(zhǎng)，因此進(jìn)一步提高電解液的散熱性能。隙縫210的周長(zhǎng)可被計(jì)算為橫截面形狀的上邊(隙縫的開口邊)和下邊(底表面邊)、右邊和左邊、橫向邊(沿著深度方向的邊)的長(zhǎng)度之和，并且當(dāng)橫截面形狀是矩形形狀時(shí)，周長(zhǎng)將是(w+h)×2。此外，由于隙縫210具有滿足h>w/8的橫截面形狀，因此對(duì)于給定的橫截面面積而言，可充分減小壓力損失。h≤8/w提供了導(dǎo)致過度的壓力損失的過度周長(zhǎng)。橫截面形狀滿足h>w/8的隙縫210允許壓力損失被抑制成經(jīng)由具有相同橫截面面積的正方形隙縫所提供的壓力損失的2.5倍或更小。

圖3是具有代表隙縫寬度(單位：mm)的橫坐標(biāo)的軸和代表隙縫深度(單位：mm)的縱坐標(biāo)的軸的曲線圖，從而示出了隙縫的橫截面形狀滿足要求(A)和(B)的范圍。圖3示出指示滿足要求(A)和(B)的范圍的陰影部分。

優(yōu)選地，隙縫210的橫截面形狀滿足要求(A)和(B)，并且另外還滿足以下要求(C)：

(C)w≤8mm。

通過滿足以上要求(C)，隙縫210具有8mm或更小的寬度，并且可防止保護(hù)板30落入隙縫210中。

圖4是具有代表隙縫寬度(單位：mm)的橫坐標(biāo)的軸和代表隙縫深度(單位：mm)的縱坐標(biāo)的軸的曲線圖，從而示出了隙縫的橫截面形狀滿足所有要求(A)至(C)的范圍。圖4示出指示滿足要求(A)至(C)的范圍的陰影部分。

此外，優(yōu)選地，隙縫210的橫截面形狀滿足要求(A)至(C)，并且另外還滿足以下要求(D)：

(D)h≤5mm。

通過滿足以上要求(D)，隙縫210具有5mm或更小的寬度，并且單元框架20的厚度可減小。

圖5是具有代表隙縫寬度(單位：mm)的橫坐標(biāo)的軸和代表隙縫深度(單位：mm)的縱坐標(biāo)的軸的曲線圖，從而示出了隙縫的橫截面形狀滿足所有要求(A)至(D)的范圍。圖5示出指示滿足要求(A)至(D)的范圍的陰影部分。

此外，優(yōu)選地，隙縫210的橫截面形狀滿足要求(A)至(D)，并且另外還滿足以下要求(E)：

(E)h/w≤3/5。

通過滿足以上要求(E)，周長(zhǎng)可長(zhǎng)達(dá)一定程度，并且電解液的散熱性能可被進(jìn)一步提高。此外，隙縫210可具有平坦的橫截面形狀，因此具有小深度，并且單元框架20的厚度可因此減小。

圖6是具有代表隙縫寬度(單位：mm)的橫坐標(biāo)的軸和代表隙縫深度(單位：mm)的縱坐標(biāo)的軸的曲線圖，從而示出了隙縫的橫截面形狀滿足所有要求(A)至(E)的范圍。圖6示出指示滿足要求(A)至(E)的范圍的陰影部分。

(其他)

雖然已經(jīng)參照隙縫210具有矩形橫截面形狀的示例描述了第一實(shí)施例，但隙縫的橫截面形狀不一定是矩形形狀，它可例如是諸如梯形的四邊形、諸如等腰三角形的三角形、半圓形、半橢圓形等。此外，雖然在第一實(shí)施例中針對(duì)單個(gè)歧管200形成單個(gè)隙縫210，但可設(shè)置多個(gè)隙縫。

在圖2中示出的隙縫210的橫截面形狀中，沿著深度方向的橫向邊中的至少一個(gè)可以是漸縮的。在該情況下，椎角α(橫向邊相對(duì)于垂直于框架主體22的表面的線所形成的角度)例如為5度或更大以及15度或更小。橫向邊和下邊可形成圓拐角。在該情況下，拐角的曲率半徑r被設(shè)置成例如0.2mm或更大以及0.8mm或更小，此外，0.4mm或更大以及0.6mm或更小。漸縮的橫向邊、形成圓拐角的橫向邊和下邊等有助于通過注塑成型形成隙縫。

實(shí)例1

評(píng)估均具有被形成為具有不同寬度w和深度h的隙縫的單元框架的散熱性能、壓力損失及其厚度。

(隙縫的大小)

各隙縫具有矩形橫截面形狀并且假定具有被形成為具有表1中所指示的寬度w和深度h的隙縫的單元框架并且將其指代為樣本No.1至No.15和No.101至No.112。此外，在圖3至圖6的曲線圖上，繪制了表1中示出的樣本No.1至No.15和No.101至No.112的隙縫。

通過以下表達(dá)式，根據(jù)表1中所指示的各隙縫的寬度w和深度h，計(jì)算隙縫的周長(zhǎng)和橫截面面積：

周長(zhǎng)l(單位：mm)：l＝2(w+h)，以及

橫截面面積S(單位：mm)：S＝w×h。

此外，隙縫具有被設(shè)置成100mm的長(zhǎng)度L并且通過以下表達(dá)式力計(jì)算各隙縫的表面面積：

表面積A(cm²)：A＝l×L。

在表1中示出計(jì)算出的周長(zhǎng)l、橫截面面積S、長(zhǎng)度L和表面面積A。

(隙縫中的電解液的電阻)

在得到散熱性能時(shí)，初始地，通過以下表達(dá)式來計(jì)算各隙縫中的電解液的電阻R。注意的是，電解液的電阻率ρ被設(shè)置成2.07Ωcm。

電阻R(kΩ)＝ρ×L/1

(支路電流造成的熱量)

然后，通過以下表達(dá)式，根據(jù)以上電阻R，計(jì)算各隙縫內(nèi)的支路電流造成的熱量Q。注意的是，以層堆疊的單元的數(shù)量N是100并且每單元的電動(dòng)勢(shì)E被設(shè)置成1.48V/單元。

熱量Q(W)＝(V/2)²/R

(V：?jiǎn)卧恼w電壓，V＝E×N)

(散熱性能)

基于以上的表面積A和熱量Q，通過以下表達(dá)式計(jì)算通過各隙縫造成的電解液C的散熱性能：

散熱性能C(W/cm²)＝Q/A。

在表1中示出計(jì)算出的電阻R、熱量Q和散熱性能C。具有較小值的散熱性能C可被稱為是優(yōu)異的散熱性能。

(壓力損失)

隙縫的長(zhǎng)度L被設(shè)置成100mm，并且基于以上的周長(zhǎng)l和橫截面面價(jià)S，通過以下表達(dá)式來計(jì)算在各隙縫中的電解液的壓力損失ΔP。注意的是，對(duì)于每隙縫，電解液具有3.5295mm²/秒的運(yùn)動(dòng)粘性ν、1.37千克/升的比重ρh和0.083升/分鐘的流速q。

壓力損失ΔP(Pa)＝2×L×ν×q×ρh×l²/S³。

在表1中指示計(jì)算出的壓力損失ΔP。

(單元框架的厚度)

根據(jù)隙縫的深度h，得到作為單元框架的厚度可減小多少的指標(biāo)的單元框架的可能最小厚度Tn。單元框架的可能最小厚度Tn被計(jì)算為隙縫的深度h加上1.3mm的厚度。在表1中示出其結(jié)果。

表1中指示的樣本No.1至No.15具有橫截面形狀滿足(A)w≥3mm的隙縫，并且當(dāng)隙縫具有3mm或更大的寬度時(shí)，可通過注塑成型來形成單元框架，其中隙縫是被精確形成的。相比之下，樣本No.101至No.104具有寬度小于3mm的隙縫，因此難以通過注塑成型精確地形成隙縫。此外，樣本No.1至No.15滿足(C)w≤8mm，并且當(dāng)隙縫具有8mm或更小的寬度時(shí)，可防止被設(shè)置成覆蓋隙縫的保護(hù)板落入隙縫中。

樣本No.1至No.15具有橫截面形狀滿足(B)1/8<h/w<1的隙縫，并且當(dāng)h<w時(shí)，隙縫具有在橫向方向上長(zhǎng)的橫截面形狀，并且單元框架的厚度可減小。當(dāng)將橫截面面積相等的樣本No.1至No.15和樣本No.101至No.112進(jìn)行比較時(shí)，更具體地，當(dāng)將樣本No.1和No.102；No.2和No.103；No.6和No.107；No.7和No.105；No.9和No.108；No.13和No.110；No.14和No.106進(jìn)行比較時(shí)，滿足h<w的前者樣本允許單元框架具有具備較小值的可能最小厚度Tn，因此其厚度減小。特別地，不包括No.13，樣本No.1至No.15滿足h≤5mm，并且當(dāng)樣本具有5mm或更小的深度的隙縫時(shí)，樣本允許單元框架具有具備絕對(duì)地小值的可能最小厚度Tn。單元框架的厚度可因此減小。

此外，具有橫向方向上長(zhǎng)(即，h<w)的橫截面形狀的隙縫的樣本No.1至No.15允許隙縫具有長(zhǎng)周長(zhǎng)，因此可提高電解液的散熱性能。在樣本No.1至No.15之中，當(dāng)將樣本No.1和No.14分別和橫截面面積與樣本No.1和No.14相等并且具有正方形橫截面形狀的樣本No.102和No.106進(jìn)行比較時(shí)，滿足h<w的樣本No.1和No.14允許較小的散熱性能C，因此在散熱性能方面優(yōu)異。特別地，在樣本No.1至No.15之中，滿足(E)h/w≤3/5的樣本(諸如，No.1、No.2、No.4、No.5、No.7、No.8、No.11、No.12、No.14和No.15)較平坦并且其周長(zhǎng)長(zhǎng)。因此，電解液的散熱性能可進(jìn)一步被提高。例如，當(dāng)將橫截面面積相等的No.3和No.7進(jìn)行比較時(shí)，滿足h/w≤3/5的樣本No.7允許較小的散熱性能C，因此在散熱性能方面令人滿意。

此外，具有橫截面形狀滿足h>w/8的隙縫的No.1至No.15可充分減小壓力損失。例如，當(dāng)將樣本No.1和No.14分別和橫截面面積與樣本No.1和No.14相等并且具有正方形橫截面形狀的樣本No.102和No.106進(jìn)行比較時(shí)，樣本No.1和No.14提供是樣本No.102和No.106的壓力損失ΔP的2.5倍或更小的壓力損失ΔP。另一方面，不滿足h>w/8的樣本No.109、No.111、No.112提供了過度壓力損失并且不可充分減小壓力損失。

工業(yè)可應(yīng)用性

本發(fā)明的用于氧化還原液流電池的單元框架適于可應(yīng)用于氧化還原液流電池的單元堆疊體的組件和氧化還原液流電池的組件。

參考符號(hào)列表

100：?jiǎn)卧?01：離子交換隔膜；102：正電極單元；104：正電極；103：負(fù)電極單元；105：負(fù)電極；106：用于正電極電解液的儲(chǔ)槽；108、110：導(dǎo)管；112：泵；107：用于負(fù)電極電解液的儲(chǔ)槽；109、111：導(dǎo)管；113：泵；20：?jiǎn)卧蚣埽?1：雙極板；22：框架主體；200、201-204：歧管；210、211-214：隙縫；30：保護(hù)板；10S：?jiǎn)卧询B體；250：端板；300：氧化還原液流電池(RF電池)。