圓形液流電池與圓形液流電池電堆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液流電池領域，特別是一種圓形液流電池與圓形液流電池電堆。
【背景技術】
[0002]傳統的液流電池內多孔電極呈矩形，電解液從矩形一端流入，矩形一端以近似相同通過與進口的速度流出，在流入矩形多孔電極的同時電解液參與電化學反應，隨著反應的進行，反應物濃度從進口到出口逐漸降低，因而引起電池內部濃度差較大，電池內部反應不均勻，進而引起較大的濃差極化，較多的電壓損失，并影響電池效率。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于:
[0004]針對現有技術存在的問題，為克服現有技術中的缺陷，提出并研究一種圓形液流電池與圓形液流電池電堆，其通過對現有技術中的電解液流動方式進行科學合理的改進，可以實現電解液由圓形多孔電極的圓形外周徑向流至中心，流程縮短；這種電解液由圓形外周流至中心的流動可以實現電解液流速由外至內增加，從而實現電解液近流出電池時反應物仍供應充分，減小濃差極化，增加了電解液的利用率；此外，液流框中的進液均勻分配口和出液均勻分配口可以實現電解液在多孔電極內的均勻分配，從而提高電解液反應的均勻性。
[0005]技術方案
[0006]圓形液流電池,包括依次順序疊合的端板、流道板A、流道板A蓋片、流道板B、流道板B蓋片、集流板、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、正極液流框蓋片、離子交換膜、負極液流框蓋片、負極液流框、負極多孔電極、(雙)極板、集流板、流道板B蓋片、流道板B、流道板A蓋片、流道板A、端板。
[0007]圓形液流電池電堆由二節或兩節以上圓形液流電池串聯而成；包括依次順序疊合的端板、流道板A、流道板A蓋片、流道板B、流道板B蓋片、集流板，(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、正極液流框蓋片、離子交換膜、負極液流框蓋片、負極液流框、負極多孔電極、……、(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、正極液流框蓋片、離子交換膜、負極液流框蓋片、負極液流框、負極多孔電極，(雙)極板、集流板、流道板B蓋片、流道板B、流道板A蓋片、流道板A、端板。其中“……”處表示:(雙)極板、正極多孔電極、正極液流框、正極液流框蓋片、離子交換膜、負極液流框蓋片、負極液流框、負極多孔電極為重復單元。
[0008]流道板A為圓形平板，于流道板的中心處開設有二個通孔，其為通孔A和通孔B，其靠近流道板A蓋片一側表面從中部沿徑向向圓周邊緣開設有I個或2個以上均勻分布的凹槽，凹槽的一端與通孔A相連通，于流道板的圓周邊緣處的凹槽內開設有通孔C，凹槽上扣合有作為密封蓋的流道板A蓋片，于流道板A蓋片上開設有與通孔B相連通的通孔D ；
[0009]流道板B為圓形平板,于流道板的中心處開設有一個通孔E，其靠近流道板B蓋片一側表面從中部沿徑向向圓周邊緣開設有I個或2個以上均勻分布的凹槽，凹槽的一端與通孔E相連通，于流道板的圓周邊緣處的凹槽內開設有通孔F，凹槽上扣合有作為密封蓋的流道板B蓋片；通孔E通過通孔D與通孔B相連通；
[0010]端板為圓形平板，于端板的中心處開設有二個通孔，其為通孔G和通孔H ;通孔G與通孔A相連通，通孔H經通孔B和通孔D與通孔E相連通；
[0011]集流板和(雙)極板均為圓形平板；
[0012]正或負極液流框為圓環形平板，其靠近正或負極液流框蓋片一側表面開設有圓環形凹槽，于圓環形凹槽的內側設有貫穿凹槽側壁面的液體分配槽，液體分配槽一端與圓環形凹槽相連通，另一端與圓環形平板內壁面相連通，于圓環形凹槽底部設有通孔I;于圓環形平板中部設有I個或2個以上支架，支架的一端與圓環形平板內壁面固接，支架的另一端延伸至圓環形平板的圓心處，于支架靠近正或負極液流框蓋片一側表面開設有凹槽，凹槽的一端延伸至圓環形平板上，于圓環形平板上的凹槽內開設有通孔K，凹槽的另一端設有貫穿凹槽側壁面的液體收集槽；于圓環形凹槽和支架凹槽上扣合有作為密封蓋的正或負極液流框蓋片；
[0013]正極多孔電極和負極多孔電極分別置于正極液流框和負極液流框內；
[0014]正極液流框上的通孔I和通孔K分別與靠近其左右兩側的通孔C或通孔F經在集流板和(雙)極板上開設的通孔相連通，負極液流框上的通孔I和通孔K分別與靠近其左右兩側的通孔F或通孔C經在集流板和(雙)極板上開設的通孔相連通；或者，正極液流框上的通孔I和通孔K分別與靠近其左側的通孔C和通孔F經在集流板和(雙)極板上開設的通孔相連通，負極液流框上的通孔I和通孔K分別與靠近其右側的通孔C和通孔F經在集流板和(雙)極板上開設的通孔相連通。
[0015]于圓環形平板中部設有2個以上支架，正極多孔電極和負極多孔電極分別為半圓周形或扇形。
[0016]于圓環形平板中部設有2個以上支架，2個以上支架于圓環形平板圓心處相連接，并于連接區域設有擋板，擋板使不同支架上的液體收集槽相互隔離。
[0017]液體分配槽為4個以上，它們于圓環形凹槽的內側側壁面上均勻分布。
[0018]有益技術效果
[0019]在上述圓形液流電池中，電解液由圓形多孔電極的圓形外周徑向流至中心，流程縮短；這種電解液由圓形外周流至中心的流動可以實現電解液流速由外至內增加，從而實現電解液近流出電池時反應物供應充分，減小濃差極化，增加了電解液的利用率；此外，液流框中的進液均勻分配口和出液均勻分配口可以實現電解液在多孔電極內的均勻分配，從而提高了電解液反應的均勻性。
【附圖說明】
[0020]圖1為圓形液流電池及其電堆；
[0021]其中:1_進液或出液端板，2-正極或負極進液分配流道/負極或正極出液收集流道(流道板A)，3-正極或負極進液分配流道蓋片/負極或正極出液收集流道蓋片(流道板A蓋片)，4-負極或正極進液分配流道/正極或負極出液收集流道(流道板B)，5-負極或正極進液分配流道蓋片/正極或負極出液收集流道蓋片(流道板B蓋片)，6-集流板,7-(雙)極板，8-正極多孔電極，9-正極液流框，10-正極液流框蓋片，11-離子交換膜，12-負極液流框，13-負極液流框蓋片，14-負極多孔電極。
[0022]圖2為端板I ;
[0023]其中20-螺栓孔，21-正極或負極中心進液總孔(通孔G)，22-負極或正極中心進液總孔(通孔H)。
[0024]圖3為正極或負極進液分配流道/負極或正極出液收集流道(流道板A) 2和正極或負極進液分配流道蓋片/負極或正極出液收集流道蓋片(流道板A蓋片)3 ；
[0025]其中23-流道板A上正極或負極周圍進液分配孔(通孔Cl)，24-正極或負極中心進液通孔(通孔A)，25-流道板A上負極或正極中心進液通孔(通孔B)，26-流道板A蓋片上正極或負極周圍進液分配孔(通孔C2)，27-正極進液導流流道，28-流道板A蓋片上正極或負極周圍進液分配孔(通孔D)。
[0026]圖4為負極或正極進液分配流道/正極或負極出液收集流道(流道板B) 4和負極或正極進液分配流道蓋片/正極或負極出液收集流道蓋片(流道板B蓋片)5 ；
[0027]其中29-流道板B上負極或正極周圍進液分配孔(通孔Fl)，30-正極或負極中心進液通孔(通孔E)，31-流道板B蓋片上負極或正極周圍進液分配孔(通孔F2)。
[0028]圖5為集流板6 ;其中42-接線端孔。
[0029]圖6為(雙)極板7。
[0030]圖7為正極多孔電極8或負極多孔電極14。
[0031]圖8為正極液流框9或負極液流框13的平面圖，立體圖和反面圖。
[0032]33-正極或負極出液通孔(通孔K)，34-正極或負極周圍進液通孔(通孔I)，
35-負極或正極周圍出液通孔，36-正極或負極多孔電極槽，37-正極或負極進液均勻分配口，38-正極或負極出液均勻分配口，39-正極或負極周圍進液通孔，40-正極或負極中心出液儲槽，41-正極或負極出液導流流道。
[0033]圖9為正極液流框蓋片10或負極液流框蓋片12。
[0034]圖10為離子交換膜11。
[0035]符號說明
[0036]1-端板，2-正極或負極進液分配流道/負極或正極出液收集流道(流道板A)，3-正極或負極進液分配流道蓋片/負極或正極出液收集流道蓋片(流道板A蓋片)，4-負極或正極進液分配流道/正極或負極出液收集流道(流道板B)，5-負極或正極進液分配流道蓋片/正極或負極出液收集流道蓋片(流道板B蓋片)，6-集流板，7-(雙)極板，8-正極多孔電極，9-正極液流框，10-正極液流框蓋片，11-離子交換膜，12-負極液流框，13-負極液流框蓋片，14-負極多孔電極，20-螺栓孔，21-正極或負極中心進液總孔(通孔G)，22-負極或正極中心進液總孔(通孔H)，23-流道板A上正極或負極周圍進液分配孔(通孔Cl)，24-正極或負極中心進液通孔(通孔A)，25-流道板A上負極或正極中心進液通孔(通孔B)，26-流道板A蓋片上正極或負極周圍進液分配孔(通孔C2)，27-正極進液導流流道，28-流道板A蓋片上正極或負極周圍進液分配孔(通孔D)，29-流道板B上負極或正極周圍進液分配孔(通孔Fl)，30-正極或負極中心進液通孔(通孔E)，31-流道板B蓋片上負極或正極周圍進液分配孔(通孔F2)，3