[实用新型]扇形液流电池、扇形液流电池堆及圆形液流电池堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及液流电池领域，具体而言，涉及一种扇形液流电池、扇形液流电池堆及圆形液流电池堆。

背景技术

现有的液流电池堆，包括液流框1’、双极板2’、多孔电极3’、离子交换膜4’按照图1所示次序叠放并装配而成，电池堆的组成由图1中所示的结构重复叠放而成，由图1和图2可以看出，其单电池片为矩形，电解液进口在矩形一端，而出口在矩形另外一端。无论怎么进行电池内部流场设计，电解液都要逐渐从电池片的一端流向另一端导致电解液在电池片内反应不均匀。而且，在该流动过程中，充放电时，在其进口端电解液反应离子浓度大于出口端反应离子浓度，而且随着电解液的流动及反应离子的消耗，反应离子浓度逐渐变小；因此，进口端和出口端的电解液反应离子浓度有一定差异，而进口端和出口端电解液经过多孔电极的线速度是相同的（由于矩形电池片设计，其进出口截面积相等且进出口体积流速始终相等），从而进一步加剧了电解液反应不均匀、浓差极化以及电池效率的降低。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种扇形液流电池、扇形液流电池堆及圆形液流电池堆，优化了电解液在反应过程中的反应离子浓度的均匀性。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种扇形液流电池，扇形液流电池包括：扇形的离子交换膜；扇形的半电池，包括正极半电池和负极半电池，正极半电池和负极半电池相对地设置在离子交换膜的两侧，正极半电池和负极半电池分别具有扇形的电解液进口和扇形的电解液出口，电解液进口靠近并平行于具有其的半电池长弧边缘设置，电解液出口靠近并平行于具有其的半电池短弧边缘设置，且电解液进口的弧长大于电解液出口的弧长。

进一步地，上述离子交换膜上设置有与电解液进口和电解液出口位置对应且相匹配的电解液通孔。

进一步地，上述正极半电池和负极板电池分别包括：液流框，设置在离子交换膜的一侧，具有扇形的容纳空间；多孔电极，嵌设在液流框的容纳空间内；双极板，设置在液流框远离离子交换膜的一侧，电解液进口和电解液出口设置在双极板上，液流框具有与电解液进口和电解液出口位置对应且连通的电解液导入口和电解液导出口。

进一步地，各上述液流框还具有导流通道，导流通道设置在液流框的电解液导入口与多孔电极之间以及电解液导出口与多孔电极之间。

进一步地，上述导流通道为由液流框的靠近双极板侧面向与靠近离子交换膜的侧面凹陷的导流槽。

进一步地，上述正极半电池的液流框的电解液导入口包括正极电解液导入口、电解液导出口包括正极电解液导出口、导流通道为正极电解液导流通道，正极半电池的液流框还包括第一正极密封条，正极电解液导入口、正极电解液导出口和正极电解液导流通道密封在第一正极密封条围成的区域中；上述负极半电池的液流框的电解液导入口包括负极电解液导入口、电解液导出口包括负极电解液导出口、导流通道为负极电解液导流通道，负极半电池的液流框还包括第一负极密封条，负极电解液导入口、负极电解液导出口和负极电解液导流通道密封在第一负极密封条围成的区域中。

进一步地，上述正极半电池的液流框还包括第一负极电解液导流口和第二负极密封条，第一负极电解液导流口密封在第二负极密封条围成的区域中；上述负极半电池的液流框还包括第一正极电解液导流口和第二正极密封条，第一正极电解液导流口密封在第二正极密封条围成的区域中。

进一步地，上述各液流框的容纳空间的两个弧形边缘均具有台阶部，台阶部的一个表面与液流框的靠近离子交换膜的侧面在同一平面上，多孔电极与台阶部的内边缘抵接，且台阶部的深度与导流槽的深度相同。

进一步地，上述扇形液流电池的圆心角为锐角。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种扇形液流电池堆，该扇形液流电池堆包括一个或多个上述的扇形液流电池，且以依次排列的扇形液流电池的离子交换膜、扇形液流电池的正极半电池的多孔电极和液流框、扇形液流电池的双极板、扇形液流电池的负极半电池的多孔电极和液流框为组合单元重复排列，多孔电极嵌设在与其对应的液流框中，正极半电池的液流框还包括第二负极电解液导流口和第三负极密封条，第二负极电解液导流口密封在第三负极密封条围成的区域中；负极半电池的液流框还包括第二正极电解液导流口和第三正极密封条，第一正极电解液导流口密封在第三正极密封条围成的区域中。

根据本实用新型的又一方面，还提供一种圆形液流电池堆，该圆形液流电池堆包括多个上述的扇形液流电池堆。