專利名稱：扇形液流電池、扇形液流電池堆及圓形液流電池堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液流電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種扇形液流電池、扇形液流電池堆及圓形液流電池堆。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的液流電池堆，包括液流框I’、雙極板2’、多孔電極3’、離子交換膜4’按照?qǐng)D1所示次序疊放并裝配而成，電池堆的組成由圖1中所示的結(jié)構(gòu)重復(fù)疊放而成，由圖1和圖2可以看出，其單電池片為矩形，電解液進(jìn)口在矩形一端，而出口在矩形另外一端。無(wú)論怎么進(jìn)行電池內(nèi)部流場(chǎng)設(shè)計(jì)，電解液都要逐漸從電池片的一端流向另一端導(dǎo)致電解液在電池片內(nèi)反應(yīng)不均勻。而且，在該流動(dòng)過(guò)程中，充放電時(shí)，在其進(jìn)口端電解液反應(yīng)離子濃度大于出口端反應(yīng)離子濃度，而且隨著電解液的流動(dòng)及反應(yīng)離子的消耗，反應(yīng)離子濃度逐漸變?。灰虼?，進(jìn)口端和出口端的電解液反應(yīng)離子濃度有一定差異，而進(jìn)口端和出口端電解液經(jīng)過(guò)多孔電極的線速度是相同的(由于矩形電池片設(shè)計(jì)，其進(jìn)出口截面積相等且進(jìn)出口體積流速始終相等)，從而進(jìn)一步加劇了電解液反應(yīng)不均勻、濃差極化以及電池效率的降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種扇形液流電池、扇形液流電池堆及圓形液流電池堆，優(yōu)化了電解液在反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)離子濃度的均勻性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種扇形液流電池，扇形液流電池包括扇形的離子交換膜；扇形的半電池，包括正極半電池和負(fù)極半電池，正極半電池和負(fù)極半電池相對(duì)地設(shè)置在離子交換膜的兩側(cè)，正極半電池和負(fù)極半電池分別具有扇形的電解液進(jìn)口和扇形的電解液出口，電解液進(jìn)口靠近并平行于具有其的半電池長(zhǎng)弧邊緣設(shè)置，電解液出口靠近并平行于具有其的半電池短弧邊緣設(shè)置，且電解液進(jìn)口的弧長(zhǎng)大于電解液出口的弧長(zhǎng)。進(jìn)一步地，上述離子交換膜上設(shè)置有與電解液進(jìn)口和電解液出口位置對(duì)應(yīng)且相匹配的電解液通孔。進(jìn)一步地，上述正極半電池和負(fù)極板電池分別包括液流框，設(shè)置在離子交換膜的一側(cè)，具有扇形的容納空間；多孔電極，嵌設(shè)在液流框的容納空間內(nèi)；雙極板，設(shè)置在液流框遠(yuǎn)離離子交換膜的一側(cè)，電解液進(jìn)口和電解液出口設(shè)置在雙極板上，液流框具有與電解液進(jìn)口和電解液出口位置對(duì)應(yīng)且連通的電解液導(dǎo)入口和電解液導(dǎo)出口。進(jìn)一步地，各上述液流框還具有導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道設(shè)置在液流框的電解液導(dǎo)入口與多孔電極之間以及電解液導(dǎo)出口與多孔電極之間。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流通道為由液 流框的靠近雙極板側(cè)面向與靠近離子交換膜的側(cè)面凹陷的導(dǎo)流槽。進(jìn)一步地，上述正極半電池的液流框的電解液導(dǎo)入口包括正極電解液導(dǎo)入口、電解液導(dǎo)出口包括正極電解液導(dǎo)出口、導(dǎo)流通道為正極電解液導(dǎo)流通道，正極半電池的液流框還包括第一正極密封條，正極電解液導(dǎo)入口、正極電解液導(dǎo)出口和正極電解液導(dǎo)流通道密封在第一正極密封條圍成的區(qū)域中；上述負(fù)極半電池的液流框的電解液導(dǎo)入口包括負(fù)極電解液導(dǎo)入口、電解液導(dǎo)出口包括負(fù)極電解液導(dǎo)出口、導(dǎo)流通道為負(fù)極電解液導(dǎo)流通道，負(fù)極半電池的液流框還包括第一負(fù)極密封條，負(fù)極電解液導(dǎo)入口、負(fù)極電解液導(dǎo)出口和負(fù)極電解液導(dǎo)流通道密封在第一負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中。進(jìn)一步地，上述正極半電池的液流框還包括第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口和第二負(fù)極密封條，第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口密封在第二負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；上述負(fù)極半電池的液流框還包括第一正極電解液導(dǎo)流口和第二正極密封條，第一正極電解液導(dǎo)流口密封在第二正極密封條圍成的區(qū)域中。進(jìn)一步地，上述各液流框的容納空間的兩個(gè)弧形邊緣均具有臺(tái)階部，臺(tái)階部的一個(gè)表面與液流框的靠近離子交換膜的側(cè)面在同一平面上，多孔電極與臺(tái)階部的內(nèi)邊緣抵接，且臺(tái)階部的深度與導(dǎo)流槽的深度相同。進(jìn)一步地，上述扇形液流電池的圓心角為銳角。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供一種扇形液流電池堆，該扇形液流電池堆包括一個(gè)或多個(gè)上述的扇形液流電池，且以依次排列的扇形液流電池的離子交換膜、扇形液流電池的正極半電池的多孔電極和液流框、扇形液流電池的雙極板、扇形液流電池的負(fù)極半電池的多孔電極和液流框?yàn)榻M合單元重復(fù)排列，多孔電極嵌設(shè)在與其對(duì)應(yīng)的液流框中，正極半電池的液流框還包括第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口和第三負(fù)極密封條，第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口密封在第三負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；負(fù)極半電池的液流框還包括第二正極電解液導(dǎo)流口和第三正極密封條，第一正極電解液導(dǎo)流口密封在第三正極密封條圍成的區(qū)域中。根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，還提供一種圓形液流電池堆，該圓形液流電池堆包括多個(gè)上述的扇形液流電池堆。進(jìn)一步地，上述圓形液流電池堆還包括正極進(jìn)液管道，設(shè)置在圓形液流電池堆的第一端部的下方與電解液進(jìn)口對(duì)應(yīng)的位置，向扇形液流電池堆提供正極電解液；負(fù)極進(jìn)液管道，設(shè)置在圓形液流電池堆的第一端部且位于正極進(jìn)液管道的正下方或正上方，向扇形液流電池堆提供負(fù)極電解液；正極出液管道，設(shè)置在圓形液流電池堆的第二端部的上方與電解液出口對(duì)應(yīng)的位置，將完成反應(yīng)的正極電解液導(dǎo)出扇形液流電池堆；負(fù)極出液管道，設(shè)置在圓形液流電池堆的第二端部且位于正極出液管道的正上方或正下方，將完成反應(yīng)的負(fù)極電解液導(dǎo)出扇形液流電池堆。進(jìn)一步地,上述正極進(jìn)液管道、負(fù)極進(jìn)液管道、正極出液管道和負(fù)極出液管道均為與圓形液流電池堆同軸設(shè)置的圓環(huán)形的管道。應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，正極電解液和負(fù)極電解液均通過(guò)各自的電解液進(jìn)口以一定的體積流速進(jìn)入扇形液流電池中進(jìn)行充放電反應(yīng)，反應(yīng)完成后由各自的電解液出口以相同的體積流速流出扇形液流電池，該扇形液流電池的電解液進(jìn)口的弧長(zhǎng)大于電解液出口的弧長(zhǎng)，因此，電解液進(jìn)口處的電解液流動(dòng)的線速度小于電解液出口處的電解液流動(dòng)的線速度。在利用上述扇形液流電池充放電 時(shí)，電解液以較小的線流速進(jìn)入扇形液流電池后，雖然隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)離子濃度會(huì)逐漸變小，但是同時(shí)由于扇形液流電池的反應(yīng)區(qū)域也是沿電解液的流動(dòng)方向逐漸減小的，那么其所需參與反應(yīng)的離子的量也是逐漸減小的，而且在電解液出口處的電解液流動(dòng)的線速度較大，提高了反應(yīng)離子的對(duì)流輸運(yùn)效率能夠及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)所需離子，因此可以保證整個(gè)扇形液流電池的離子反應(yīng)的均勻性，減少了電解液的濃差極化，提高了電池的充放電效率。

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的液流電池的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了圖1所示的液流電池的俯視圖，其中箭頭的指向表明電解液的流動(dòng)方向；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例的扇形液流電池的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中實(shí)線箭頭示出了正極電解液的流動(dòng)方向，虛線箭頭示出了負(fù)極電解液的流動(dòng)方向；圖4示出了圖3中所示出的扇形液流電池的雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了圖3中所示出的扇形液流電池的正極半電池的液流框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了圖3中所示出的扇形液流電池的負(fù)極半電池的液流框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例的扇形液流電池堆的組合單元的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例的圓形液流電池堆的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中實(shí)線箭頭示出了正極電解液的流動(dòng)方向，虛線箭頭示出了負(fù)極電解液的流動(dòng)方向。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。如圖3和圖4所示，在本實(shí)用新型一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種扇形液流電池，該扇形液流電池包括扇形的離子交換膜1、扇形的半電池，該半電池包括正極半電池和負(fù)極半電池，正極半電池和負(fù)極半電池相對(duì)地設(shè)置在離子交換膜I的兩側(cè)，正極半電池和負(fù)極半電池分別具有扇形的電解液進(jìn)口 41和扇形的電解液出口 42，電解液進(jìn)口 41靠近并平行于具有其的半電池長(zhǎng)弧邊緣設(shè)置，電解液出口 42靠近并平行于具有其的半電池短弧邊緣設(shè)置，且電解液進(jìn)口 41的弧長(zhǎng)大于電解液出口 42的弧長(zhǎng)。正極電解液和負(fù)極電解液均通過(guò)各自的電解液進(jìn)口 41以一定的體積流速進(jìn)入扇形液流電池中進(jìn)行充放電反應(yīng)，反應(yīng)完成后由各自的電解液出口 42以相同的體積流速流出扇形液流電池，該扇形液流電池的電解液進(jìn)口 41的弧長(zhǎng)大于電解液出口 42的弧長(zhǎng)，因此，電解液進(jìn)口 41處的電解液流動(dòng)的線速度小于電解液出口 42處的電解液流動(dòng)的線速度。在利用上述扇形液流電池充放電時(shí)，電解液以較小的線流速進(jìn)入扇形液流電池后，雖然隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)離子濃度會(huì)逐漸變小，但是同時(shí)由于扇形液流電池的反應(yīng)區(qū)域也是沿電解液的流動(dòng)方向逐漸減小的，那么其所需參與反應(yīng)的離子的量也是逐漸減小的，而且在電解液出口 42處的電解液流動(dòng)的線速度較大，提高了反應(yīng)離子的對(duì)流輸運(yùn)效率能夠及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)所需離子，因此可以保證整個(gè)扇形液流電池的離子反應(yīng)的均勻性，減少了電解液的濃差極化，提高了電池的充放電效率。如圖3所示，為了便于電解液順利地通過(guò)離子交換膜I并盡可能簡(jiǎn)化電池的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選上述扇形液流電池的離子交換膜I上設(shè)置有與電解液進(jìn)口 41和電解液出口 42位置對(duì)應(yīng)且相匹配的電解液通孔。如圖3至圖6所示，在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述扇形液流電池的正極半電池和負(fù)極板電池分別包括液流框3、多孔電極2和雙極板4，液流框3設(shè)置在離子交換膜I的一側(cè)，具有扇形的容納空間；多孔電極2嵌設(shè)在液流框3的容納空間內(nèi)；雙極板4設(shè)置在液流框3遠(yuǎn)離離子交換膜I的一側(cè)，電解液進(jìn)口 41和電解液出口 42設(shè)置在雙極板4上，液流框3具有與電解液進(jìn)口 41和電解液出口 42位置對(duì)應(yīng)且連通的電解液導(dǎo)入口和電解液導(dǎo)出口。具有上述結(jié)構(gòu)的扇形液流電池的結(jié)構(gòu)緊湊，電解液由電解液進(jìn)口 41進(jìn)入后再通過(guò)液流框3上的電解液導(dǎo)入口進(jìn)入多孔電極2中進(jìn)行充放電反應(yīng)，電解液完成之后再依次經(jīng)過(guò)電解液導(dǎo)出口和電解液出口流出扇形液流電池，在該扇形液流電池中電解液的流量易于控制。如圖5和圖6所示，當(dāng)多孔電極3與電解液導(dǎo)入口和電解液導(dǎo)出口之間相互間隔時(shí)，優(yōu)選各液流框3還具有導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道設(shè)置在液流框3的電解液導(dǎo)入口與多孔電極2之間以及電解液導(dǎo)出口與多孔電極2之間。為了簡(jiǎn)化液流框3的制作過(guò)程，優(yōu)選導(dǎo)流通道為由液流框3的靠近雙極板4側(cè)面向與靠近離子交換膜I的側(cè)面凹陷的導(dǎo)流槽。如圖5和圖6所示，在本實(shí)用新型另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述扇形液流電池的正極半電池的液流框3的電解液導(dǎo)入口包括正極電解液導(dǎo)入口 31、電解液導(dǎo)出口包括正極電解液導(dǎo)出口 32、導(dǎo)流通道為正極電解液導(dǎo)流通道33，正極半電池的液流框3還包括第一正極密封條，正極電解液導(dǎo)入口 31、正極電解液導(dǎo)出口 32和正極電解液導(dǎo)流通道33密封在第一正極密封條圍成的區(qū)域中；負(fù)極半電池的液流框3的電解液導(dǎo)入口包括負(fù)極電解液導(dǎo)入口 34、電解液導(dǎo)出口包括負(fù)極電解液導(dǎo)出口 35、導(dǎo)流通道為負(fù)極電解液導(dǎo)流通道36，負(fù)極半電池的液流框3還包括第一負(fù)極密封條,負(fù)極電解液導(dǎo)入口 34、負(fù)極電解液導(dǎo)出口 35和負(fù)極電解液導(dǎo)流通道36密封在第一負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中。將液流框3上正極電解液流經(jīng)的位置采用第一正極密封條密封起來(lái)、負(fù)極電解液流經(jīng)的位置采用第一負(fù)極密封條密封起來(lái)，避免了正極電解液的外泄造成電池效率降低。如圖5和圖6所示，在本實(shí)用新型另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述扇形液流電池的正極半電池的液流框3還包括第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口 371和第二負(fù)極密封條，第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口 371密封在第二負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；負(fù)極半電池的液流框3還包括第一正極電解液導(dǎo)流口 381和第二正極密封條，第一正極電解液導(dǎo)流口 381密封在第二正極密封條圍成的區(qū)域中。為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例中的扇 形液流電池的結(jié)構(gòu)，以下以由扇形液流電池的同一端供液為例結(jié)合電解液的流動(dòng)說(shuō)明上述的扇形液流電池的結(jié)構(gòu)，當(dāng)正極電解液由正極半電池的雙極板4上的正極電解液進(jìn)液口進(jìn)液時(shí)，正極電解液會(huì)依次穿過(guò)正極半電池的液流框3的正極電解液導(dǎo)入口 31、正極電解液導(dǎo)流通道33進(jìn)入正極半電池的多孔電極2進(jìn)行反應(yīng)，然后再依次通過(guò)正極電解液導(dǎo)流通道33、正極電解液導(dǎo)出口 32、離子交換膜I的正極電解液通孔進(jìn)入負(fù)極半電池的液流框3的第一正極電解液導(dǎo)流口 381、負(fù)極半電池的雙極板4的負(fù)極電解液出口流出；當(dāng)負(fù)極電解液由正極半電池的雙極板4的負(fù)極電解液進(jìn)液口進(jìn)液時(shí)，負(fù)極電解液會(huì)依次穿過(guò)正極半電池的液流框3的第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口 371、離子交換膜I的負(fù)極電解液通孔進(jìn)入負(fù)極半電池的液流框3的負(fù)極電解液導(dǎo)入口 34，然后經(jīng)同一液流框3上的負(fù)極電解液導(dǎo)流通道36進(jìn)入負(fù)極半電池的多孔電極2進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后依次經(jīng)負(fù)極半電池的液流框3上的負(fù)極電解液導(dǎo)流通道36、負(fù)極電解液導(dǎo)出口 35、負(fù)極半電池的雙極板4的負(fù)極電解液出口流出。本實(shí)用新型為了進(jìn)一步優(yōu)化電解液進(jìn)入多孔電極2的均勻性，優(yōu)選各液流框3的容納空間的兩個(gè)弧形邊緣均具有臺(tái)階部39，臺(tái)階部39的一個(gè)表面與液流框3的靠近離子交換膜I的側(cè)面在同一平面上，多孔電極2與臺(tái)階部39的內(nèi)邊緣抵接，且臺(tái)階部39的深度與導(dǎo)流槽的深度相同。電解液由電解液導(dǎo)入口導(dǎo)入后，經(jīng)過(guò)臺(tái)階部39的分散作用，以一種更均勻的狀態(tài)流入多孔電極2中。在考慮到如何設(shè)置才能方便準(zhǔn)確地對(duì)電解液進(jìn)行控制，優(yōu)選扇形液流電池的圓心角為銳角。如圖7所示，在本實(shí)用新型另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種扇形液流電池堆，該扇形液流電池堆包括一個(gè)或多個(gè)上述的扇形液流電池，且以依次排列的扇形液流電池的離子交換膜1、扇形液流電池的正極半電池的多孔電極2和液流框3、扇形液流電池的雙極板4、扇形液流電池的負(fù)極半電池的多孔電極2和液流框3為組合單元重復(fù)排列，多孔電極2嵌設(shè)在與其對(duì)應(yīng)的液流框3中，正極半電池的液流框3還包括第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口 372和第三負(fù)極密封條，第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口 372密封在第三負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；負(fù)極半電池的液流框3還包括第二正極電解液導(dǎo)流口 382和第三正極密封條，第一正極電解液導(dǎo)流口 382密封在第三正極密封條圍成的區(qū)域中。當(dāng)扇形液流電池堆具有多個(gè)扇形液流電池時(shí)，為了便于電解液連續(xù)通過(guò)各扇形液流電池，所以在液流框3上設(shè)置了第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口 372和第二正極電解液導(dǎo)流口382，在本法的各扇形液流電池的反應(yīng)均勻性得到提高的基礎(chǔ)上，包括其的扇形液流電池堆的反應(yīng)均勻性也得到了改善，從而減少了電解液的濃差極化，提高了電池堆的充放電效率。如圖8所示，在本實(shí)用新型另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種圓形液流電池堆，該圓形液流電池堆包括多個(gè)上述的扇形液流電池堆。將上述的扇形液流電池堆按照?qǐng)D8所示的方式組裝形成圓形的液流電池堆，增加了電池堆的集成度和電池堆的效率。在本實(shí)用新型又一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述圓形液流電池堆還包括正極進(jìn)液管道5、負(fù)極進(jìn)液管道6、正極出液管道7和負(fù)極出液管道8，正極進(jìn)液管道5設(shè)置在圓形液流電池堆的第一端部下方與電解液進(jìn)口 41對(duì)應(yīng)的位置，向扇形液流電池堆提供正極電解液；負(fù)極進(jìn)液管道6設(shè)置在圓形液流電池堆的第一端部且位于正極進(jìn)液管道5的正下方或正上方，向扇形液流電池堆提供負(fù)極電解液；正極出液管道7設(shè)置在圓形液流電池堆的第二端部的上方與電解液出口 42對(duì)應(yīng)的位置，將完成反應(yīng)的正極電解液導(dǎo)出扇形液流電池堆；負(fù)極出液管道8設(shè)置在圓形液流電池堆的第二端部且位于正極出液管道7的正上方或正下方，將完成反應(yīng)的負(fù)極電解液導(dǎo)出扇形液流電池堆。將正極進(jìn)液管道5和負(fù)極進(jìn)液管道6設(shè)置在靠近電解液進(jìn)口的圓形液流電池的外部有利于向液流電池堆提供電解液，為了便于將電解液輸送至電池內(nèi)，可以從正極進(jìn)液管道5和負(fù)極進(jìn)液管道6上設(shè)置與相應(yīng)的電解液進(jìn)口向匹配的開口或者利用引流管道將電解液引流至電解液進(jìn)口 ；同樣，將正極出液管道7和負(fù)極出液管道8設(shè)置在第二端部的上方與電解液出口 42對(duì)應(yīng)的位置，便于將電解液及時(shí)地引流出扇形液流電池堆。為了使電解液以統(tǒng)一的狀態(tài)進(jìn)入各扇形電池堆，優(yōu)選正極進(jìn)液管道5、負(fù)極進(jìn)液管道6、正極出液管道7和負(fù)極出液管道8均為與圓形液流電池堆同軸設(shè)置的圓環(huán)形的管道。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各 種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種扇形液流電池，其特征在于，所述扇形液流電池包括扇形的離子交換膜⑴；扇形的半電池，包括正極半電池和負(fù)極半電池，所述正極半電池和所述負(fù)極半電池相對(duì)地設(shè)置在所述離子交換膜(I)的兩側(cè)，所述正極半電池和所述負(fù)極半電池分別具有扇形的電解液進(jìn)口(41)和扇形的電解液出口(42)，所述電解液進(jìn)口(41)靠近并平行于具有其的所述半電池長(zhǎng)弧邊緣設(shè)置，所述電解液出口(42)靠近并平行于具有其的所述半電池短弧邊緣設(shè)置，且所述電解液進(jìn)口(41)的弧長(zhǎng)大于所述電解液出口(42)的弧長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇形液流電池，其特征在于，所述離子交換膜(I)上設(shè)置有與所述電解液進(jìn)口(41)和電解液出口(42)位置對(duì)應(yīng)且相匹配的電解液通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇形液流電池，其特征在于，所述正極半電池和所述負(fù)極板電池分別包括液流框(3)，設(shè)置在所述離子交換膜(I)的一側(cè)，具有扇形的容納空間；多孔電極(2)，嵌設(shè)在所述液流框(3)的容納空間內(nèi)；雙極板(4)，設(shè)置在所述液流框(3)遠(yuǎn)離所述離子交換膜(I)的一側(cè)，所述電解液進(jìn)口(41)和所述電解液出口(42)設(shè)置在所述雙極板(4)上，所述液流框(3)具有與所述電解液進(jìn)口(41)和所述電解液出口(42)位置對(duì)應(yīng)且連通的電解液導(dǎo)入口和電解液導(dǎo)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扇形液流電池，其特征在于，各所述液流框(3)還具有導(dǎo)流通道，所述導(dǎo)流通道設(shè)置在所述液流框(3)的電解液導(dǎo)入口與所述多孔電極(2)之間以及電解液導(dǎo)出口與所述多孔電極(2)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的扇形液流電池，其特征在于，所述導(dǎo)流通道為由所述液流框(3)的靠近所述雙極板(4)側(cè)面向與靠近所述離子交換膜(I)的側(cè)面凹陷的導(dǎo)流槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扇形液流電池，其特征在于，所述正極半電池的液流框(3)的電解液導(dǎo)入口包括正極電解液導(dǎo)入口(31)、電解液導(dǎo)出口包括正極電解液導(dǎo)出口(32)、所述導(dǎo)流通道為正極電解液導(dǎo)流通道(33)，所述正極半電池的液流框(3)還包括第一正極密封條，所述正極電解液導(dǎo)入口(31)、所述正極電解液導(dǎo)出口(32)和所述正極電解液導(dǎo)流通道(33)密封在所述第一正極密封條圍成的區(qū)域中；所述負(fù)極半電池的液流框(3)的電解液導(dǎo)入口包括負(fù)極電解液導(dǎo)入口(34)、電解液導(dǎo)出口包括負(fù)極電解液導(dǎo)出口(35)、所述導(dǎo)流通道為負(fù)極電解液導(dǎo)流通道(36)，所述負(fù)極半電池的液流框(3)還包括第一負(fù)極密封條，所述負(fù)極電解液導(dǎo)入口(34)、所述負(fù)極電解液導(dǎo)出口(35)和所述負(fù)極電解液導(dǎo)流通道(36)密封在所述第一負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扇形液流電池，其特征在于，所述正極半電池的液流框(3)還包括第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口(371)和第二負(fù)極密封條，所述第一負(fù)極電解液導(dǎo)流口(371)密封在所述第二負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；所述負(fù)極半電池的液流框(3)還包括第一正極電解液導(dǎo)流口(381)和第二正極密封條，所述第一正極電解液導(dǎo)流口(381)密封在所述第二正極密封條圍成的區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扇形液流電池，其特征在于，各所述液流框(3)的容納空間的兩個(gè)弧形邊緣均具有臺(tái)階部(39)，所述臺(tái)階部(39)的一個(gè)表面與所述液流框(3)的靠近所述離子交換膜(I)的側(cè)面在同一平面上，所述多孔電極(2)與所述臺(tái)階部(39)的內(nèi)邊緣抵接，且所述臺(tái)階部(39)的深度與所述導(dǎo)流槽的深度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的扇形液流電池，其特征在于，所述扇形液流電池的圓心角為銳角。
10.一種扇形液流電池堆，其特征在于，所述扇形液流電池堆包括一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的扇形液流電池，且以依次排列的所述扇形液流電池的離子交換膜(I)、所述扇形液流電池的正極半電池的多孔電極(2)和液流框(3)、所述扇形液流電池的雙極板(4)、所述扇形液流電池的負(fù)極半電池的多孔電極(2)和液流框(3)為組合單元重復(fù)排列，所述多孔電極(2)嵌設(shè)在與其對(duì)應(yīng)的所述液流框(3)中，所述正極半電池的液流框(3)還包括第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口(372)和第三負(fù)極密封條，所述第二負(fù)極電解液導(dǎo)流口(372)密封在所述第三負(fù)極密封條圍成的區(qū)域中；所述負(fù)極半電池的液流框(3)還包括第二正極電解液導(dǎo)流口(382)和第三正極密封條，所述第一正極電解液導(dǎo)流口(382)密封在所述第三正極密封條圍成的區(qū)域中。
11.一種圓形液流電池堆，其特征在于，所述圓形液流電池堆包括多個(gè)如權(quán)利要求10 所述的扇形液流電池堆。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圓形液流電池堆，其特征在于，所述圓形液流電池堆還包括正極進(jìn)液管道(5)，設(shè)置在所述圓形液流電池堆的第一端部的下方與所述電解液進(jìn)口(41)對(duì)應(yīng)的位置，向所述扇形液流電池堆提供正極電解液；負(fù)極進(jìn)液管道出)，設(shè)置在所述圓形液流電池堆的第一端部且位于所述正極進(jìn)液管道 (5)的正下方或正上方，向所述扇形液流電池堆提供負(fù)極電解液；正極出液管道(7)，設(shè)置在所述圓形液流電池堆的第二端部的上方與所述電解液出口(42)對(duì)應(yīng)的位置，將完成反應(yīng)的正極電解液導(dǎo)出所述扇形液流電池堆；負(fù)極出液管道(8)，設(shè)置在所述圓形液流電池堆的第二端部且位于所述正極出液管道 (7)的正上方或正下方，將完成反應(yīng)的負(fù)極電解液導(dǎo)出所述扇形液流電池堆。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓形液流電池堆，其特征在于，所述正極進(jìn)液管道(5)、負(fù)極進(jìn)液管道(6)、正極出液管道(7)和負(fù)極出液管道(8)均為與所述圓形液流電池堆同軸設(shè)置的圓環(huán)形的管道。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種扇形液流電池、扇形液流電池堆及圓形液流電池堆。該扇形液流電池包括扇形的離子交換膜；扇形的半電池，半電池包括正極半電池和負(fù)極半電池，正極半電池和負(fù)極半電池相對(duì)地設(shè)置在離子交換膜的兩側(cè)，正極半電池和負(fù)極半電池分別具有扇形的電解液進(jìn)口和扇形的電解液出口，電解液進(jìn)口靠近半電池長(zhǎng)弧邊緣設(shè)置，電解液出口靠近半電池短弧邊緣設(shè)置，且電解液進(jìn)口的弧長(zhǎng)大于電解液出口的弧長(zhǎng)。本實(shí)用新型的扇形液流電池的電解液進(jìn)口的弧長(zhǎng)大于電解液出口的弧長(zhǎng)，因此，電解液進(jìn)入的線速度小于電解液流出的線速度，在進(jìn)行充放電時(shí)，沿電解液流動(dòng)方向，反應(yīng)離子濃度變小且反應(yīng)區(qū)域減小，所需的離子減少，濃差極化減小，充放電效率提高。
文檔編號(hào)H01M8/24GK202855855SQ201220568019
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者殷聰, 湯浩, 宋彥斌, 楊海玉, 高 玉, 謝光有 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司