[实用新型]一种结构优化的全钒液流电池用液流框装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，特指一种结构优化的全钒液流电池用液流框装置。

背景技术

全钒液流电池是一种具有能量转换效率高、运行安全、功率和容量可独立设计、使用寿命长等优点的新型高效大容量储能电池，可作为电网调峰储能装置的补充，在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。

全钒液流电池是将不同价态的钒离子溶液作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池充、放电时，电解液通过泵的驱动作用，在储液罐和电堆间循环流动，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充、放电，电堆是全钒液流电池的核心组件，由电极、隔膜、液流框和双极板等组成。其中，液流框是最基本的组成部分，是电解液在电池内循环流动的承载装置，起到密封作用以及规范电解液在电池内流动方式的作用，其性能的好坏直接影响着全钒液流电池的系统性能及能量效率。

目前，通用的液流框装置主要注重其对电解液的密封效果，这类液流框装置中电解液进、出液流道大多采用简单的直线型流道，根据流体力学理论及Fluent流体仿真模拟结果表明，直线型流道容易造成全钒液流电池各单体间流体分布及电压分布不均匀，增大了单体电池间的电压差值，从而导致电池整体的能量转换效率下降，简单的直线型流道易形成反应死区，导致电池局部电压过高，进而使双极板和电极材料发生腐蚀，严重影响了电池的使用寿命，而且当电池停止运行时，各单体间电解液仍然保持联通状态，漏电支路电流会造成电池严重的自放电。在全钒液流电池中广泛使用的质子传导膜基本依赖国外进口，价格昂贵，造成膜材料在电堆总成本中占比率较大，通过电堆结构的优化设计减少质子传导膜的用量将极大地降低全钒液流电池的成本。目前，并无公开文献或专利报道通过优化液流框装置的结构减少质子交换膜使用量的案例。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种结构优化的全钒液流电池用液流框装置，通过对现有技术中的液流框装置进行合理的结构优化设计，减小电解液流动阻力和压损，提高单体电池的均匀性，从而有效提高全钒液流电池的能量效率，同时在液流框正反面分别设计不同结构的密封槽，在保证电池密封性的同时有效减少质子传导膜的使用量，极大地降低了全钒液流电池的成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种结构优化的全钒液流电池用液流框装置，包括液流框框体，液流框框体上设有进液口与出液口，液流框框体内设有反应区，进液口与出液口分别与反应区连通设置，反应区与进液口、出液口之间设置流道、Y型导流槽和电解液分配沟槽。

进一步地，流道、Y型导流槽、电解液分配沟槽均设于液流框框体正面。

进一步地，液流框框体上设有若干液流框定位孔，进液口与出液口分别与液流框定位孔对应设置。

进一步地，液流框框体上设有第一密封槽与第二密封槽，第一密封槽设于流液框框体的正面，第二密封槽设于流液框框体的背面，第一密封槽和第二密封槽均为双机槽密封。

进一步地，第一密封槽与第二密封槽均为圆角矩形状结构设置，第一密封槽位于进液口与出液口的外侧，第二密封槽位于进液口与出液口的内侧、反应区的外侧。

进一步地，进液口包括第一进液口与第二进液口，第一进液口与第二进液口设于液流框框体左侧，出液口包括第一出液口与第二出液口，第一出液口与第二出液口设于液流框框体右侧。

进一步地，液流框框体边沿位置上设有若干隔膜定位孔，隔膜定位孔位于第二密封槽外侧边缘。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在液流框框体的反应区与进液口、出液口之间设置流道、Y型导流槽和电解液分配沟槽，能合理分流电解液，减小电解液流动阻力和压损，避免出现流动死区，使电解液在电极表面均匀分布并快速流动，从而有效提高了全钒液流电池的能量效率，延长了电池的使用寿命；在流液框框体正面与背面上分别设有密封槽，有效保证全钒液流电池的密封性，同时也可将质子传导膜的使用量减少约20％，极大降低了全钒液流电池的成本。

附图说明

图1是本实用新型整体正面结构示意图；

图2是本实用新型整体背面结构示意图。

图中：1、液流框框体；2、第一进液口；3、第二进液口；4、第一出液口；5、第二出液口；6、流道；7、Y型导流槽；8、电解液分配沟槽；9、第一密封槽；10、第二密封槽；11、隔膜定位孔；12、反应区；13、液流框定位孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。