一种液流电池用凹凸结构的液流框

1.本实用新型属于液流电池技术领域，尤其是一种液流电池用凹凸结构的液流框。


背景技术：

2.液流电池，是一种活性物质存在于液态电解质中的二次电池技术。电解液置于电堆外部，在循环泵的推动下流经电堆，并发生电化学反应，实现化学能与电能的转换，从而实现电能的存储与释放。目前传统的液流电池结构，以全钒液流电池为例，采用了灌流式电池结构，碳毡较厚，电池内阻大，性能较差。
3.为提升电池性能，需要降低碳毡厚度，与此同时，由于液流框厚度一般与电极厚度是等厚度的，液流框的厚度也必须降低，这将导致液流框上流道的深度降低，导致液流框上电解液流过的阻力和压降明显增大，增加泵功损失。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种液流电池用凹凸结构的液流框，以解决现有技术中提出的问题。
5.技术方案：一种液流电池用凹凸结构的液流框，包括两个液流框机构和位于两个液流框机构之间的双极板，
6.所述液流框机构包括液流框本体、分别构造在液流框本体上下两侧的并排凹台和凸台，所述凸台的内部构造有降低旁路电流损失的蛇形限流通道，一个所述液流框本体的凸台和另一个液流框本体的凹台的位置对应，所述双极板的两侧均设置有碳毡，且碳毡嵌套安装在液流框本体的内侧，所述碳毡的表面构造有分配通道，分配通道与蛇形限流通道连通。
7.在进一步的实施例中，所述双极板与两个液流框本体之间均通过压缩密封垫或者焊接进行密封。
8.在进一步的实施例中，所述液流框机构远离双极板的一侧设置有隔膜，隔膜和液流框机构之间通过压缩密封垫或者焊接进行密封。
9.在进一步的实施例中，所述液流框本体的四角均开设有进出电解液的进出液孔。
10.在进一步的实施例中，一个所述液流框本体的凸台和对应的另一个液流框本体的凹台之间通过压缩密封垫或者焊接工艺进行密封。
11.本实用新型的技术效果和优点：该液流电池用凹凸结构的液流框，在凸台内部设置的蛇形限流通道，使得限流蛇形通道可以实现的深度显著增大，将显著有利于降低蛇形限流通道导致的流动阻力和泵功，增加电池的综合能量转化效率；该液流电池用凹凸结构的液流框，在液流框本体平均厚度和碳毡电极厚度均较薄的情况下,显著降低限流通道的流动阻力和泵功损耗。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构爆炸图；
13.图2为本实用新型液流框机构的结构示意图；
14.图3为本实用新型液流框机构的正视图；
15.图4为本传统液流框的正视图；
16.图5为本实用新型另一种组合方式的结构爆炸图；
17.图6为本实用新型另一种组合方式液流框机构的结构示意图。
18.图中：液流框机构1、液流框本体11、凹台12、凸台13、蛇形限流通道14、进出液孔15、碳毡2、双极板3、隔膜4。
具体实施方式
19.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
20.为了在液流框本体11平均厚度较薄的情况下,显著降低限流通道的流动阻力和泵功损耗，如图1、图2和图5，两个液流框机构1之间设置有双极板3，液流框机构1包括液流框本体11、分别构造在液流框本体11上下两侧的并排凹台12和凸台13，凸台13的内部构造有降低旁路电流损失的蛇形限流通道14，一个液流框本体11的凸台13和另一个液流框本体11的凹台12的位置对应，双极板3的两侧均设置有碳毡2，且碳毡2嵌套安装在液流框本体11的内侧，碳毡2的表面构造有分配通道，分配通道与蛇形限流通道14连通，液流框机构1远离双极板3的一侧设置有隔膜4，隔膜4和液流框机构1之间通过压缩密封垫或者焊接进行密封；
21.传统液流框机构1构造如图4，整个液流框本体11平面厚度处为2.5mm，这样限流通道的最大深度仅有2mm，电解液流动阻力和泵功相对较高，本实用新型的液流框机构2如图3，液流框本体11的厚度为2.5mm，凹台12的平面厚度为0.5mm，凸台13的平面为4.5mm，这样构造在凸台13内部的蛇形限流通道14的深度显著增大，电解液过流截面积也显著增大，考虑凹台12的平面厚度为0.5mm，凸台13最深可以设置深度达到4mm的蛇形限流流道14，将显著有利于降低电解液流动阻力和泵功，增加电池的综合能量转化效率，由电阻公式r＝ρ*l/s，可知，限流通道截面积增大之后，只需要相应增加限流通道长度，限流通道的电阻将保持不变，同样的流量下，限流通道造成的压降，与流道的截面积的平方成反比关系，与流道长度成正比关系。因此，由于限流通道的横截面积和长度都按比例增加，由压降计算公式可知，限流通道的压降将显著降低，这将有助于降低泵功损耗，提高电池综合能量转化效率；
22.其中，液流框本体11上的蛇形限流通道14和碳毡2上的分配通道，既可以是面向双极板3的如图1，也可以是面向隔膜4的如图5，此时液流框机构1的结构如图6，这时由于蛇形限流通道14朝向的改变相应的凸台13和凹台12也进行改变，二者均能达到显著降低限流通道的流动阻力和泵功损耗的效果；
23.为了确保装置的密封性，如图1和图2，双极板3与两个液流框本体11之间均通过压缩密封垫或者焊接进行密封，液流框本体11的四角均开设有进出电解液的进出液孔15，一个液流框本体11的凸台13和对应的另一个液流框本体11的凹台12之间通过压缩密封垫或
者焊接工艺进行密封。
24.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选内容而已，并不用于限制本实用新型。


技术特征：
1.一种液流电池用凹凸结构的液流框，包括两个液流框机构(1)和位于两个液流框机构(1)之间的双极板(3)，其特征在于：所述液流框机构(1)包括液流框本体(11)、分别构造在液流框本体(11)上下两侧的并排凹台(12)和凸台(13)，所述凸台(13)的内部构造有降低旁路电流损失的蛇形限流通道(14)，一个所述液流框本体(11)的凸台(13)和另一个液流框本体(11)的凹台(12)的位置对应，所述双极板(3)的两侧均设置有碳毡(2)，且碳毡(2)嵌套安装在液流框本体(11)的内侧，所述碳毡(2)的表面构造有分配通道，分配通道与蛇形限流通道(14)连通。2.根据权利要求1所述的一种液流电池用凹凸结构的液流框，其特征在于：所述双极板(3)与两个液流框本体(11)之间均通过压缩密封垫或者焊接进行密封。3.根据权利要求1所述的一种液流电池用凹凸结构的液流框，其特征在于：所述液流框机构(1)远离双极板(3)的一侧设置有隔膜(4)，隔膜(4)和液流框机构(1)之间通过压缩密封垫或者焊接进行密封。4.根据权利要求1所述的一种液流电池用凹凸结构的液流框，其特征在于：所述液流框本体(11)的四角均开设有进出电解液的进出液孔(15)。5.根据权利要求1所述的一种液流电池用凹凸结构的液流框，其特征在于：一个所述液流框本体(11)的凸台(13)和对应的另一个液流框本体(11)的凹台(12)之间通过压缩密封垫或者焊接工艺进行密封。

技术总结
本实用新型公开了一种液流电池用凹凸结构的液流框，包括两个液流框机构和位于两个液流框机构之间的双极板，所述液流框机构包括液流框本体、分别构造在液流框本体上下两侧的并排凹台和凸台，所述凸台的内部构造有降低旁路电流损失的蛇形限流通道，一个所述液流框本体的凸台和另一个液流框本体的凹台的位置对应，所述双极板的两侧均设置有碳毡，且碳毡嵌套安装在液流框本体的内侧，所述碳毡的表面构造有分配通道，分配通道与蛇形限流通道连通。该液流电池用凹凸结构的液流框，在液流框本体平均厚度和碳毡电极厚度均较薄的情况下,显著降低限流通道的流动阻力和泵功损耗。限流通道的流动阻力和泵功损耗。限流通道的流动阻力和泵功损耗。


技术研发人员：曾义凯
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2021/11/24