CN110268566A - 单元框架、单元组和氧化还原液流电池 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括双极板和框架本体的单元框架，该单元框架还包括：连接到入口狭缝并在单元框架的宽度方向上延伸的引入侧流动控制沟；连接到出口狭缝并在宽度方向上延伸的排放侧流动控制沟；和使引入侧流动控制沟部和排放侧流动控制沟部相互连通的扩散沟单元。扩散沟单元包括：引入侧纵向沟，其从引入侧流动控制沟分支，朝向排放侧流动控制沟延伸，并且不与排放侧流动控制沟直接连通；排放侧纵向沟，其从排放侧流动控制沟分支，朝向引入侧流动控制沟延伸，并且不与引入侧流动控制沟直接连通；和与引入侧纵向沟和排放侧纵向沟连通的一个或多个横向沟。

Description

单元框架、单元组和氧化还原液流电池

技术领域

本发明涉及一种单元框架、一种单元组和一种氧化还原液流电池。

背景技术

专利文献(PTL)1至4描述了一种单元组和使用该单元组的一种氧化还原液流电池，该单元组通过如下方法形成：堆叠多组单元框架、正极电极、隔膜、负极电极和单元框架，并将所得的层叠体夹在供应/排放板之间。单元框架包括：双极板，该双极板夹在正极电极和负极电极之间；和框架本体，该框架本体被构造成从双极板的外边缘支撑双极板。在这种构造中，相邻的单元框架的双极板之间形成一个单元。

专利文献1至4公开了一种构造，其中，为了使得电解液充分分布在单元中的正极电极和负极电极上，在双极板的面向正极电极的一个表面和双极板的面向负极电极的另一个表面中形成有多个通道。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公开第2015-122230号

专利文献2：日本未审专利申请公开第2015-122231号

专利文献3：日本未审专利申请公开第2015-138771号

专利文献4：日本未审专利申请公开第2015-210849号

发明内容

本公开的目的是提供能够改善氧化还原液流电池的电池性能的一种单元框架和一种单元组。本公开的另一个目的是提供一种具有高电池性能的氧化还原液流电池。

问题的解决方案

根据本公开的单元框架包括：双极板，所述双极板被置于氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间；和框架本体，该框架本体被构造成从双极板的外边缘支撑双极板。框架本体具有：用于将电解液引入到双极板中的入口狭缝；和用于将电解液从双极板排出的出口狭缝。单元框架具有：引入侧导流通道，该引入侧导流通道连接到入口狭缝，并在单元框架的宽度方向上延伸；排放侧导流通道，该排放侧导流通道连接到出口狭缝，并在宽度方向上延伸；和扩散通道单元，该扩散通道单元被构造成允许引入侧导流通道与排放侧导流通道相连通。扩散通道单元包括：引入侧竖直通道，该引入侧竖直通道从引入侧导流通道分支出来，并且朝向排放侧导流通道延伸，但不与排放侧导流通道直接连通；排放侧竖直通道，该排放侧竖直通道从排放侧导流通道分支出来，并且朝向引入侧导流通道延伸，但不与引入侧导流通道直接连通；和一个或多个水平通道，该一个或多个水平通道与引入侧竖直通道和排放侧竖直通道均连通。

根据本公开的单元组包括根据本公开的单元框架。

根据本公开的氧化还原液流电池包括根据本公开的单元组。

附图说明

[图1]图1是示出根据一个实施例的氧化还原液流电池的操作原理的说明图。

[图2]图2是根据该实施例的氧化还原液流电池的示意图。

[图3]图3是根据一个实施例的单元组的示意图。

[图4]图4是从一侧观察的根据第一实施例的单元框架的平面图。

[图5]图5是从一侧观察的根据第二实施例的单元框架的平面图。

具体实施方式

本发明所要解决的问题

近年来，要求开发环保能源系统。作为这种系统的一部分，已经预计将开发具有改进的电池性能的氧化还原液流电池。通过将重点放在被包括在氧化还原液流电池的单元框架中的双极板中的通道上，本发明人已经研究了能够改善氧化还原液流电池的电池性能的构造。

本申请发明的实施例的描述。

首先，将总结本申请的发明的实施例。

<1>根据一个实施例的单元框架包括：双极板，所述双极板被置于氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间；和框架本体，该框架本体被构造成从双极板的外边缘支撑双极板。框架本体具有：用于将电解液引入到双极板中的入口狭缝；和用于将电解液从双极板排出的出口狭缝。单元框架具有：引入侧导流通道，该引入侧导流通道连接到入口狭缝，并在单元框架的宽度方向上延伸；排放侧导流通道，该排放侧导流通道连接到出口狭缝，并在宽度方向上延伸；和扩散通道单元，该扩散通道单元被构造成允许引入侧导流通道与排放侧导流通道相连通。扩散通道单元包括：引入侧竖直通道，该引入侧竖直通道从引入侧导流通道分支出来，并且朝向排放侧导流通道延伸，但不与排放侧导流通道直接连通；排放侧竖直通道，该排放侧竖直通道从排放侧导流通道分支出来，并且朝向引入侧导流通道延伸，但不与引入侧导流通道直接连通；和一个或多个水平通道，该一个或多个水平通道与引入侧竖直通道和排放侧竖直通道均连通。

利用单元框架中的扩散通道单元，电解液能够在单元框架的双极板的整个表面上迅速分布，并且在与双极板相重叠的电极的整个表面上均匀地供应。而且，利用单元框架中的扩散通道单元，能够从电极的整个表面迅速并且均匀地收集被供应到电极并且活性材料的价位发生变化的电解液。

单元框架中的扩散通道单元允许引入侧导流通道与排放侧导流通道相连通。通过这样允许引入侧导流通道与排放侧导流通道相连通，由电解液的电池反应产生的气体、最初夹带在电解液中的气体，或者当电解液循环时在电解液罐中从气相混入电解液中的气体能够易于从氧化还原液流电池的单元内部释放。这能够减少与单元中的气体滞留相关联的问题，诸如由在单元中滞留的气体引起的、在电解液和电极之间的接触面积的减小，并且还能够减少由这样的问题引起的、氧化还原液流电池的单元电阻的增加。

<2>在根据实施例的单元框架的一个方面中，该多个水平通道可以包括：第一水平通道，该第一水平通道从引入侧竖直通道的端部朝向排放侧竖直通道延伸；和第二水平通道，该第二水平通道从排放侧竖直通道的端部朝向引入侧竖直通道延伸。

增加第一水平通道能够减少直接流动通过引入侧竖直通道的端部朝向排放侧导流通道的电解液量，并且能够增加沿着单元框架的宽度方向(即，沿着第一水平通道)从引入侧竖直通道的端部流动的电解液量。增加第二水平通道除了促进形成电解液的从引入侧导流通道朝向引入侧竖直通道的流动之外，增加第二水平通道还促进形成电解液的从引入侧导流通道朝向第二水平通道的电解液的流动。利用第一水平通道和第二水平通道，能够促进将电解液分布在由于不存在通道而不易接近的区域上。因此，电解液能够易于分布在双极板的整个表面上，或者换句话说，电解液能够易于分布在重叠在双极板上的电极的整个表面上。

<3>在根据实施例的单元框架的另一个方面中，水平通道的宽度可以小于引入侧竖直通道的宽度和排放侧竖直通道的宽度。

使水平通道比竖直通道更窄促进了电解液从水平通道溢出。从水平通道溢出的电解液可以在双极板的平面方向上铺开。因此，电解液易于分布在双极板的整个表面上，或者换句话说，电解液易于分布在重叠在双极板上的电极的整个表面之上。

<4>在根据其中水平通道比竖直通道更窄的实施例的单元框架的一个方面中，水平通道的宽度可以大于或等于引入侧竖直通道的宽度的1/10和排放侧竖直通道的宽度的1/10，但小于引入侧竖直通道的宽度和排放侧竖直通道的宽度。

使水平通道的宽度大于或等于竖直通道的宽度的1/10能够提高电解液在双极板的平面方向上的扩散。使水平通道的宽度小于竖直通道的宽度能够防止过量的液体通过水平通道，并且能够减少在没有对电池反应做出贡献就被排放到出口狭缝中的电解液量。因此，通过将水平通道的宽度和竖直通道的宽度之间的比率设定在上述范围内，能够有效地使用覆盖在双极板上的电极的整个表面。

<5>在根据实施例的单元框架的另一个方面中，水平通道的深度可以小于引入侧竖直通道和排放侧竖直通道的深度。

使水平通道比竖直通道更浅促进了电解液从水平通道溢出。从水平通道溢出的电解液能够在双极板的平面方向上铺开。因此，电解液能够易于分布在双极板的整个表面之上，或者换句话说，电解液能够易于分布在覆盖在双极板上的电极的整个表面之上。

<6>在根据实施例的单元框架的另一个方面中，多个扩散通道单元可以被布置在单元框架的宽度方向上，并且扩散通道单元中的相邻的扩散通道单元可以共用引入侧竖直通道或排放侧竖直通道。

在该构造中，在单元框架的宽度方向上布置的该多个扩散通道单元的竖直和水平通道形成栅格图案。这进一步促进了将电解液分布在双极板的整个表面之上。

<7>在根据实施例的单元框架的另一个方面中，引入侧导流通道、排放侧导流通道和扩散通道单元可以被设置在双极板中。

利用其中双极板具有所有通道的构造，框架本体的构造得以简化，并且这促进了单元框架的制造。

<8>在根据实施例的单元框架的另一个方面中，引入侧导流通道和排放侧导流通道可以被设置在框架本体中，并且扩散通道单元可以被设置在双极板中。

利用其中框架本体具有导流通道的构造，电解液能够在被引入到双极板中之前在单元框架的宽度方向上扩散。

<9>根据实施例的单元组包括根据实施例的单元框架。

当使用上述单元组构造氧化还原液流电池时，能够改善氧化还原液流电池的电池性能。这是因为，利用被包括在单元组的单元框架中的实施例的双极板，电解液能够易于分布在电极的整个表面之上，并且气体不太可能滞留在电极中。

<10>根据一个实施例的氧化还原液流电池包括根据实施例的单元组。

根据实施例的氧化还原液流电池提供高电池性能，因为它使用根据实施例的单元组。

本申请发明的实施例的细节。

在下文中，将描述根据本公开的氧化还原液流电池(RF电池)的实施例。本申请的发明不限于在实施例中描述的构造，而是由所附权利要求书限定。本申请的发明旨在涵盖与权利要求书等同的含义和范围内的所有变化。

<第一实施例>

将基于图1至4描述根据实施例的氧化还原液流电池(下文中称为RF电池)。

<<RF电池>>

RF电池是电解液循环型的蓄电池，并且用于存储例如基于新能源的通过太阳能光伏发电或风力发电产生的电力。图1中示出了RF电池1的工作原理。RF电池1是利用在正电解液中含有的活性材料离子的氧化还原电位和负电解液中含有的活性材料离子的氧化还原电位之间的差异进行充电和放电的电池。RF电池1包括单元100，单元100被隔膜101划分成正极单元102和负极单元103，隔膜101允许氢离子通过。

正极单元102包括正极电极104，并且通过管道108和110连接到存储正极电解液的正极电解液罐106。管道108设置有泵112。这些构件106、108、110和112形成使正极电解液循环的正极电解液循环机构100P。类似地，负极单元103包括负极电极105，并且通过管道109和111连接到存储负极电解液的负极电解液罐107。管道109设置有泵113。这些构件107、109、111和113形成使负极电解液循环的负极电解液循环机构100N。储存在分别的罐106和107中的电解液在充电和放电期间被泵112和113在单元102和103中循环。当既不进行充电也不进行放电时，泵112和113处于静止状态，并且电解液不循环。

<<单元组>>

单元100通常在被称为单元组200的结构(诸如在图2和图3中图示的结构)的结构内部形成。单元组200通过利用紧固机构230将被称作子堆200s(见图3)的分层结构紧固而形成，该子堆200s在两侧上被夹在两个端板210和220之间(注意，在图3图示的构造中使用了多个子堆200s)。

子堆200s(见图3)分别通过堆叠多组单元框架2、正极电极104、隔膜101和负极电极105并将所得的层叠体夹在两个供应/排放板190(见图3的下部，图2中未示出)之间而形成。如上所述构造的本实施例的RF电池1的示例性特征是单元框架2的构造。在下文中，将详细描述单元框架2的构造。

<<单元框架>>

单元框架2包括：具有贯通窗口的框架本体22；和被构造成封闭贯通窗口的双极板21。也就是说，框架本体22从双极板21的外边缘支撑双极板21。单元框架2例如通过将框架本体22与双极板21的外边缘一体地形成而制成。可替代地，单元框架2可以通过以下方式制成：制备具有通孔(在该通孔周围具有薄部)的框架本体22和与框架本体22分开制成的双极板21，然后将双极板21的外边缘装配到框架本体22的薄部中。正极电极104被布置成与单元框架2的双极板21的一个表面接触，而负极电极105被布置成与双极板21的另一个表面接触。在这种构造中，一个单元100在被装配在彼此相邻的分别的单元框架2中的双极板21之间形成。

形成在单元框架2中的液体供应歧管123和124与液体排放歧管125和126(见图3和图4)允许电解液通过供应/排放板190(见图3)流入到单元100中。正极电解液通过在单元框架2的一侧(即图的前侧)上形成的入口狭缝123s(见图4)从液体供应歧管123供应到正极电极104，然后通过在单元框架2的上部中形成的出口狭缝125s(见图4)被排放到液体排放歧管125中。类似地，负极电解液通过在单元框架2的另一侧(即图的背侧)上形成的入口狭缝124s(见图4)从液体供应歧管124供应到负极电极105，然后通过在单元框架2的上部中形成的出口狭缝126s(见图4)被排放到液体排放歧管126中。环形密封部件127，诸如O形环或扁平垫圈被布置在单元框架2之间。这减少了电解液从子堆200s的泄漏。

本实施例的双极板21具有形成在其前表面中的多个通道(图3中未示出)。现在将使用单元框架2的平面视图(图4)来描述通道的构造。在图4中示出的表面与正极电极104(见图3)相邻，并且除了通道2A、2B、4A、4B、51、52和53之外，双极板21带有交叉阴影线。电解液在单元框架2中流动的整体方向(流动方向)在附图中是向上方向，如附图左侧上的粗箭头所示。

如在平面图(图4)中所示，利用形成在双极板21的前表面上的通道2A、2B、4A、4B、51、52和53，通过入口狭缝123s供应到双极板21的前表面(在图中的前侧上)的正极电解液被均匀地分布在正极电极104的整个表面之上(见图3)。而且，利用通道2A、2B、4A、4B、51、52和53，包含有在正极电极104(见图3)中价位发生了变化的正极电极活性材料的正极电解液从正极电极104的整个表面被迅速收集并且被引导到出口狭缝125s。稍后将描述通道2A、2B、4A、4B、51、52和53的细节。

双极板21的背表面具有类似于图4中所示的通道。利用这些通道，负极电解液也被均匀地分布在被布置在双极板21的背表面上的负极电极105(见图3)之上，并且包含有在负极电极105中价位发生了变化的负极电极活性材料的负极电解液从负极电极105的整个表面被迅速收集。将不再描述在双极板21的背表面中的通道的构造，因为它与在图4中图示的通道2A、2B、4A、4B、51、52和53的构造相同。以下解释将主要参考在正侧上的构造。

[导流通道]

在双极板21在竖直方向上的下侧上的引入侧导流通道2A在单元框架2的宽度方向上延伸，该宽度方向与流动方向相交叉(或在本实施例中，与流动方向正交)的方向，并且引入侧导流通道2A连接到入口狭缝123s的端部。引入侧导流通道2A是用于在单元框架2的宽度方向上(即，在与流动方向正交的方向上)将通过入口狭缝123s引入到其中的正极电解液迅速扩散的通道。在单元框架2的宽度方向上扩散正极电解液促进了将正极电解液分布在双极板21的整个表面上，或者换句话说，将正极电解液分布在重叠在双极板21上的正极电极104(见图3)的整个表面之上。

在双极板21在竖直方向上的上侧上的排放侧导流通道2B也在单元框架2的宽度方向上延伸，该宽度方向与流动方向相交叉(或在本实施例中，与流动方向正交)的方向，并且排放侧导流通道2B连接到出口狭缝125s的端部。排放侧导流通道2B是用于促进将正极电解液从单元框架2的宽度方向上的长度上收集的通道。

[扩散通道单元]

除了上述导流通道2A和2B之外，根据本实施例的单元框架2的双极板21包括被布置在单元框架2的宽度方向上的多个扩散通道单元3。每个扩散通道单元3包括引入侧竖直通道4A、排放侧竖直通道4B，和与竖直通道4A和4B均相连通的至少一个水平通道(或在本实施例中，多个水平通道51、52和53)。扩散通道单元3具有允许引入侧导流通道2A与排放侧导流通道2B相连通、从而在双极板21的平面方向上扩散正极电解液的功能。

在本实施例中，扩散通道单元中的两个相邻的扩散通道单元3、3共用它们的一些构件。具体地，在附图左端处的扩散通道单元3的引入侧竖直通道4A(即，在竖直方向上延伸的第二左通道)还用作从附图的左侧起的第二扩散通道单元3的引入侧竖直通道4A。类似地，从附图的左侧起的第二扩散通道单元3的排放侧竖直通道4B(即，在竖直方向上延伸的第三左通道)还用作从附图的左侧起的第三扩散通道单元3的排放侧竖直通道4B。在这种构造中，多个扩散通道单元3共用一些构件，扩散通道单元中的两个相邻的扩散通道单元3、3通过水平通道51、52和53彼此连通，以允许双极板21中的通道4A、4B、51、52和53以栅格图案被布置。与本实施例不同，扩散通道单元中的两个相邻的扩散通道单元3、3可以彼此独立，并且一个扩散通道单元3不必需与另一个扩散通道单元3相连通。

[竖直通道]

每个扩散通道单元3的引入侧竖直通道4A与引入侧导流通道2A连通，并且朝向排放侧导流通道2B延伸。尽管在本实施例中引入侧竖直通道4A沿着正极电解液的流动方向延伸，但是它可以与流动方向成角度地延伸。尽管本实施例的引入侧竖直通道4A是直线状通道，但它可以是Z字形或曲折通道。引入侧竖直通道4A朝向排放侧导流通道2B延伸，但不直接与排放侧导流通道2B相连通。

在另一个方面，排放侧竖直通道4B与排放侧导流通道2B连通，并且朝向引入侧导流通道2A延伸。尽管在本实施例中排放侧竖直通道4B沿着正极电解液的流动方向延伸，但是它可以与流动方向成角度地延伸。尽管本实施例的排放侧竖直通道4B是直线状通道，但它可以是Z字形或曲折通道。排放侧竖直通道4B朝向引入侧导流通道2A延伸，但不直接与引入侧导流通道2A相连通。

竖直通道4A和4B的宽度可以根据单元框架2的尺寸适当地选择。例如，如果RF电池1(见图2)是标准的1kW级RF电池，则竖直通道4A和4B的宽度可以是0.5mm或更大且7.0mm或更小。竖直通道4A和4B的宽度可以是1.0mm或更大且2.0mm或更小。

竖直通道4A和4B的深度也可以根据单元框架2的尺寸适当地选择。例如，如果RF电池1(见图2)是标准的1kW级RF电池，则竖直通道4A和4B的深度可以是0.5mm或更大且7.0mm或更小。竖直通道4A和4B的深度可以是1.5mm或更大且2.0mm或更小。注意，本说明书中的竖直通道4A和4B的深度是指从双极板21的前表面到竖直通道4A和4B的最深点的长度。

可以根据单元框架2的尺寸适当地选择从引入侧竖直通道4A(或排放侧竖直通道4B)的端部到排放侧导流通道2B(或引入侧导流通道2A)的距离，即在通道之间的间隙的长度。例如，如果RF电池1(见图2)是标准的1kW级RF电池，则上述距离可以是3mm或更大且30mm或更小。上述距离可以是3mm或更大且25mm或更小。

竖直通道4A和4B在延伸方向上的截面形状不受特别限制。例如，截面可以是矩形、V形或半圆形。尽管在本实施例中竖直通道4A和4B的宽度、深度和截面形状相同，但是它们可以具有不同的宽度、深度或截面形状。

[水平通道]

每个扩散通道单元3还包括在与引入侧竖直通道4A和排放侧竖直通道4B交叉的方向上延伸的第一水平通道51、第二水平通道52和中间水平通道53。尽管在本实施例中形成了三个水平通道51、52和53，但是水平通道的数目可以是两个或多于三个。多个水平通道51、52和53中的至少一个需要与竖直通道4A和4B这两者相连通。在本实施例中，所有水平通道51、52和53都与竖直通道4A和4B相连通。

第一水平通道51从引入侧竖直通道4A的端部朝向排放侧竖直通道4B延伸。尽管在本实施例中，第一水平通道51在与正极电解液的流动方向正交的正交方向上延伸，但是它可以在与正交方向交叉的方向上延伸。尽管本实施例的第一水平通道51是直线状通道，但它可以是Z字形或曲折通道。

增加第一水平通道51能够减少直接通过引入侧竖直通道4A的端部朝向排放侧导流通道2B流动的正极电解液量，并且能够增加在单元框架2的宽度方向上从引入侧竖直通道4A的端部流动的正极电解液量。这促进了将正极电解液在双极板21中的第一水平通道51的上侧上的区域之上的分布。

第二水平通道52从排放侧竖直通道4B的端部朝向引入侧竖直通道4A延伸。尽管第二水平通道52在与上述正交方向交叉的方向上延伸，但是它可以在与正交方向交叉的方向上延伸。尽管本实施例的第二水平通道52是直线状通道，但它可以是Z字形或曲折通道。

增加第二水平通道52除了促进了正极电解液从引入侧导流通道2A朝向引入侧竖直通道4A的流动之外，还促进了形成正极电解液沿着流动方向从引入侧导流通道2A朝向第二水平通道52的流动。这能够促进将正极电解液分布在双极板21中的引入侧导流通道2A和第二水平通道52之间的区域之上。

中间水平通道53形成在第一水平通道51和第二水平通道52之间。本实施例的中间水平通道53形成为平行于水平通道51和52。中间水平通道53的数目可以适当地选择。尽管在本实施例中存在一个中间水平通道53，但是可以存在多于一个中间水平通道53。

中间水平通道53允许形成正极电解液沿着流动方向从第一水平通道51朝向中间水平通道53的流动，和正极电解液沿着流动方向从中间水平通道53朝向第二水平通道52的流动。

优选地，水平通道51、52和53比竖直通道4A和4B更窄。由于水平通道51、52和53比竖直通道4A和4B更窄，能够减少从入口狭缝123s直接延伸到出口狭缝125s而几乎不与正极电极104(见图3)接触的正极电解液的泄漏路径的发生。具体地，水平通道51、52和53的宽度优选地大于或等于竖直通道4A和4B的宽度的1/10，但是小于竖直通道4A和4B的宽度。

水平通道51、52和53可以与竖直通道4A和4B一样深，或者可以比竖直通道4A和4B更深或更浅。本实施例的水平通道51、52和53比竖直通道4A和4B更浅。由于水平通道51、52和53比竖直通道4A和4B更浅，能够减少正极电解液的泄漏路径的发生，并将正极电解液分布在双极板21的整个表面之上。具体地，水平通道51、52和53的深度优选地大于或等于竖直通道4A和4B的深度的1/10，但是小于竖直通道4A和4B的深度。注意，本说明书中的水平通道51、52和53的深度是指从双极板21的前表面到水平通道51、52和53的最深点的长度。

与竖直通道4A和4B的情况一样，水平通道51、52和53的截面形状不受特别限制。例如，该截面可以是矩形、V形或半圆形。尽管在本实施例中，水平通道51、52和53的宽度、深度和截面形状相同，但它们可以具有不同的宽度、深度或截面形状。

[其它]

辅助通道可以被增加到扩散通道单元3。辅助通道被布置在引入侧竖直通道4A和排放侧竖直通道4B之间，并且在与竖直通道4A和4B交叉的方向上延伸，但是辅助通道不允许竖直通道4A和4B相互连通。辅助通道可以是与引入侧竖直通道4A相连通但不与排放侧竖直通道4B相连通的通道，或者不与引入侧竖直通道4A相连通但与排放侧竖直通道4B相连通的通道，或者可以是与竖直通道4A和4B都不连通的通道。辅助通道的数目可以是一个或多个。利用辅助通道，能够减少正极电解液的泄漏路径的发生，并且促进了将正极电解液分布在双极板21的整个表面之上。

<<有利的效果>>

通过使用具有参考图4描述的导流通道2A和2B与扩散通道单元3的单元框架2，改善了RF电池1的电池性能。这特别是因为，通过向双极板21增加多个扩散通道单元3，在双极板21中形成了通道的栅格，并且这促进了将正极电解液分布在双极板21的整个表面之上。

而且，通过使用图4中图示的单元框架2，由电解液的电池反应产生的气体或最初夹带在电解液中的气体能够易于从单元100释放(见图1和图2)。这是因为，扩散通道单元3允许引入侧导流通道2A与排放侧导流通道2B相连通。由于这使得气体难以滞留在单元100中，因此能够减少由滞留的气体引起的问题，诸如在电解液和电极之间的接触面积的减小。

<<其他构造>>

通过增加电极104和105的每单位面积的重量(见图3)，在电极104和105与电解液之间的接触面积增加，并且RF电池1的电池性能(见图1和图2)得到改善。然而，同时，在电极104和105之间的空间变窄并且结构变得复杂，而这导致了气体在单元100中滞留。另一个方面，在采用图4中图示的双极板21的本实施例的RF电池1中，气体易于从单元100释放，并且电极104和105的每单位面积的重量能够增加。具体地，例如，电极104和105的每单位面积的重量可以是30g/m²或更大，或甚至可以是50g/m²或更大。每单位面积重量的上限为500g/m²。

<第二实施例>

在第二实施例中，将基于图5描述单元框架2，其中，框架本体22具有导流通道2A和2B，并且双极板21具有扩散通道单元3。

如图5中所示，在本实施例的单元框架2中，框架本体22的内边缘(或贯通窗口附近的在其中装配有双极板21的部分)在框架本体22的与液体供应歧管123和124相邻的框架件中具有引入侧导流通道2A，并且在框架本体22的与液体排放歧管125和126相邻的另一个框架件中具有排放侧导流通道2B。引入侧导流通道2A沿着液体供应歧管123和124被并排布置的方向延伸，并且在引入侧导流通道2A的上侧(邻近液体排放歧管125和126)连接到贯通窗口。排放侧导流通道2B沿着液体排放歧管125和126被并排布置的方向延伸，并且在排放侧导流通道2B的下侧(邻近液体供应歧管123和124)连接到贯通窗口。

双极板21具有在单元框架2的宽度方向上布置的多个扩散通道单元3。每个扩散通道单元3的引入侧竖直通道4A直接连接到引入侧导流通道2A，但是不直接连接到排放侧导流通道2B。每个扩散通道单元3的排放侧竖直通道4B直接连接到排放侧导流通道2B，但不直接连接到引入侧导流通道2A。如在第一实施例的构造中那样，每个扩散通道单元3包括与竖直通道4A和4B这两者连通的水平通道51、52和53。

<<有利的效果>>

本实施例的构造也允许将电解液分布在双极板21的整个表面之上，使得电解液中的气体难以滞留在单元100中(见图1和图2)，因此能够改善RF电池1的电池性能。

<应用>

任何实施例的单元框架都能够适用于构建流体流动类型的蓄电池，诸如RF电池。对于基于新能源的发电，诸如太阳能光伏发电或风力发电，包括任何实施例的单元组的RF电池都能够用作蓄电池，其旨在例如稳定电力输出，当发电量过剩时存储电力，并提供负载均衡。RF电池可以被安装在普通发电厂中并用作大容量蓄电池，其旨在提供针对瞬时电压降或电力故障的措施并提供负载均衡。

附图标记列表

1：RF电池(氧化还原液流电池)

2：单元框架

21：双极板，22：框架本体

123、124：液体供应歧管，125、126：液体排放歧管

123s、124s：入口狭缝，125s、126s：出口狭缝

127：环形密封部件

2A：引入侧导流通道，2B：排放侧导流通道

3：扩散通道单元

4A：引入侧竖直通道，4B：排放侧竖直通道

51：第一水平通道(水平通道)，52：第二水平通道(水平通道)，53：中间水平通道(水平通道)

100：单元，101：隔膜，102：正极单元，103：负极单元

100P：正极电解液循环机构，100N：负极电解液循环机构

104：正极电极，105：负极电极，106：正极电解液罐

107：负极电解液罐，108、109、110、111：管道

112、113：泵

200：单元组

190：供应/排放板，200s：子堆

210、220：端板

230：紧固机构

Claims (10)

1.一种单元框架，所述单元框架包括双极板和框架本体，所述双极板被置于氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间，所述框架本体被构造成从所述双极板的外边缘支撑所述双极板，所述框架本体具有入口狭缝和出口狭缝，所述入口狭缝用于将电解液引入到所述双极板中，所述出口狭缝用于将所述电解液从所述双极板排出，

其中，所述单元框架具有：

引入侧导流通道，所述引入侧导流通道被连接到所述入口狭缝，并且在所述单元框架的宽度方向上延伸，

排放侧导流通道，所述排放侧导流通道被连接到所述出口狭缝，并且在所述宽度方向上延伸，和

扩散通道单元，所述扩散通道单元被构造成允许所述引入侧导流通道与所述排放侧导流通道相连通；并且

所述扩散通道单元包括：

引入侧竖直通道，所述引入侧竖直通道从所述引入侧导流通道分支出来，并且朝向所述排放侧导流通道延伸，但不与所述排放侧导流通道直接连通，

排放侧竖直通道，所述排放侧竖直通道从所述排放侧导流通道分支出来，并且朝向所述引入侧导流通道延伸，但不与所述引入侧导流通道直接连通，和

一个或多个水平通道，所述一个或多个水平通道与所述引入侧竖直通道和所述排放侧竖直通道均连通。

2.根据权利要求1所述的单元框架，其中，所述多个水平通道包括：

第一水平通道，所述第一水平通道从所述引入侧竖直通道的端部朝向所述排放侧竖直通道延伸；和

第二水平通道，所述第二水平通道从所述排放侧竖直通道的端部朝向所述引入侧竖直通道延伸。

3.根据权利要求1或2所述的单元框架，其中，所述水平通道的宽度小于所述引入侧竖直通道的宽度和所述排放侧竖直通道的宽度。

4.根据权利要求3所述的单元框架，其中，所述水平通道的所述宽度大于或等于所述引入侧竖直通道的所述宽度的1/10和所述排放侧竖直通道的所述宽度的1/10，但是小于所述引入侧竖直通道的所述宽度和所述排放侧竖直通道的所述宽度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单元框架，其中，所述水平通道的深度小于所述引入侧竖直通道和所述排放侧竖直通道的深度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单元框架，其中，在所述单元框架的所述宽度方向上布置有多个扩散通道单元；并且

所述扩散通道单元中的相邻的扩散通道单元共用所述引入侧竖直通道或者所述排放侧竖直通道。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单元框架，其中，所述引入侧导流通道、所述排放侧导流通道和所述扩散通道单元被设置在所述双极板中。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的单元框架，其中，所述引入侧导流通道和所述排放侧导流通道被设置在所述框架本体中，而所述扩散通道单元被设置在所述双极板中。

9.一种单元组，所述单元组包括根据权利要求1至8中任一项所述的单元框架。

10.一种氧化还原液流电池，所述氧化还原液流电池包括根据权利要求9所述的单元组。