AT501902B1

AT501902B1 - FRAME FOR A CELL OF A REACTOR OF A REDOX FLOW BATTERY

Info

Publication number: AT501902B1
Application number: AT18192005A
Authority: AT
Inventors: Martha Ddr Maly-Schreiber; Martin Harrer; Adam Harding Dr Whitehead; Herbert Bucsich
Original assignee: En O De Energy On Demand Produ
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2006-12-15
Also published as: AT501902A4

Description

2 AT 501 902 B12 AT 501 902 B1

Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Rahmen für eine Zelle eines Reaktors einer Redox-Durchflussbatterie, wobei der Rahmen zwei Stirnflächen aufweist, die zumindest teilweise als Dichtflächen ausgebildet sind, in zumindest einer Stirnfläche ein Kanal zum Zu- oder Abführen von Flüssigkeit zur Zelle vorgesehen ist und im Rahmen eine Öffnung vorgesehen ist, in die der 5 Kanal mündet, sowie eine Zelle bestehen aus zwei solcher Rahmen, einem Modul bestehend aus einer Mehrzahl solcher Rahmen und einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Rahmens.The subject invention relates to a frame for a cell of a reactor of a redox flow battery, wherein the frame has two end faces, which are at least partially formed as sealing surfaces, in at least one end face a channel for supplying or discharging liquid to the cell is provided and Frame is provided an opening into which the 5 channel opens, and a cell consist of two such frames, a module consisting of a plurality of such frames and a method for producing such a frame.

Zellen eines Reaktors einer Redox-Durchflussbatterie bestehen in der Regel aus zwei neben-io einander liegenden Halbzellen, wobei jede Halbzelle aus je einem Rahmen gebildet ist, der eine Öffnung aufweist, in der jeweils eine Elektrode angeordnet ist und die Halbzellen zumindest im Bereich der Öffnung durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Die beiden Halbzellen werden dabei durch zwei Elektrolytflüssigkeiten durchströmt, wobei durch elektro-chemische Vorgänge elektrischer Strom erzeugt wird, der über die Elektroden abgegriffen wird. Bei einigen is Typen von Redox-Durchflussbatterien, wie z.B. ein Vanadium-Redox-Durchflussbatterie oder einer Vanadium/Polyhalid-Batterie, sind die beiden Elektrolytflüssigkeiten chemisch weitgehend ähnlich bzw. weisen nur einen anderen Oxidationszustand auf (z.B. V2+ und V3+, V02+ und V02+). Dieser Vorgang kann auch umgekehrt werden, womit die Elektrolytflüssigkeit (bzw. die Batterie) geladen wird. Mehrere solche Zellen werden in einer Redox-Durchflussbatterie zu 20 einem Modul zusammengefasst, indem die einzelnen Zellen nebeneinander angeordnet werden, um eine höhere Leistung bzw. Spannung zu erreichen. Die einzelnen Zellen werden dabei durch bipolare Platten voneinander getrennt. Solche Anordnungen sind in unterschiedlichsten Ausführungen hinlänglich bekannt. 25 Ein entscheidendes Designkriterium für solche Zellen ist die Dichtheit zwischen den beiden Elektrolytflüssigkeiten, da es bei Leckagen, also bei Querströmungen in den Zellen zwischen den beiden Halbzellen oder zu externen Leckagen, zu Funktions-, Leistungs- bzw. Wirkungsgradeinbußen in der Redox-Durchflussbatterie kommt. Kritisch ist dabei die Abdichtung zwischen den beiden Halbzellen, also zwischen den beiden Rahmen bzw. zwischen Rahmen und 30 semipermeabler Membran, aber auch zwischen zwei nebeneinander liegenden Zellen in einem Modul. Um ausreichende Dichtheit zwischen zwei Halbzellen zu erreichen, finden sich im Stand der Technik unterschiedliche Ansätze.Cells of a reactor of a redox flow battery usually consist of two juxtaposed half-cells, each half-cell is formed from a respective frame having an opening in each of which an electrode is arranged and the half-cells at least in the region of the opening separated by a semipermeable membrane. The two half-cells are flowed through by two electrolyte liquids, wherein electrical current is generated by electro-chemical processes, which is tapped off via the electrodes. In some types of redox flow batteries, such as e.g. a vanadium redox flow battery or a vanadium / polyhalide battery, the two electrolyte liquids are chemically substantially similar or have only a different oxidation state (e.g., V2 + and V3 +, V02 + and V02 +). This process can also be reversed, with which the electrolyte liquid (or the battery) is charged. Several such cells are combined into a module in a redox flow battery by placing the individual cells side-by-side to achieve higher power or voltage. The individual cells are separated from each other by bipolar plates. Such arrangements are well known in various designs. 25 A decisive design criterion for such cells is the tightness between the two electrolyte liquids, since there are losses in function, performance or efficiency losses in the redox flow battery in the case of leaks, ie cross-flows in the cells between the two half-cells or to external leaks , Critical is the sealing between the two half-cells, ie between the two frames or between the frame and the semipermeable membrane, but also between two adjacent cells in a module. In order to achieve sufficient tightness between two half-cells, different approaches can be found in the prior art.

Frühe Ausführungen solcher Redox-Durchflussbatterien verwenden Elastomer-Rahmen, in 35 denen die Elektroden angeordnet sind, und die durch eine Membran getrennt sind. Ein Beispiel dafür ist die JP 63-298 977 A. Zwei benachbarte Zellen werden dabei durch bipolare Platten voneinander getrennt. Die Zellen werden durch eine Spannkraft zusammengepresst, wodurch ausreichende Dichtheit zwischen den aneinander liegenden Rahmen auch ohne Notwendigkeit des Verklebens der Rahmen gewährleistet werden kann. Die Zuführung der Elektrolytflüssigkeit 40 zu den Zellen erfolgt dabei jedoch durch axial ausgerichtete, röhrenförmige Ansätze an den Rahmen, Membranen und bipolaren Platten, durch die die Elektrolytflüssigkeiten zu- und abgeführt werden. Die Zu- und Abführungen können aber auch in die Elastomer-Rahmen integriert sein. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, dass die Zu- und Abführung der Elektrolytflüssigkeit zu den Elektroden durch nachträglich gefertigte Verbindungsbohrungen von den röhren-45 förmigen Ansätzen zu den Elektroden verwirklicht werden muss, was einen erhöhten Fertigungsaufwand bedingt. Außerdem bilden diese Ansätze eine Schwachstelle in der Dichtheit der Zellen, wenn die Spannkraft nicht direkt auf die Ansätze aufgebracht werden kann. Durch die Notwendigkeit, solche Ansätze auch an den Membranen und bipolaren Platten anzuordnen, weisen solche Zellen auch eine große Baulänge auf, was sich natürlich negativ auf die Baugrö-50 ße einer Redox-Durchflussbatterie auswirkt.Early versions of such redox flow batteries use elastomeric frames in which the electrodes are arranged and which are separated by a membrane. An example of this is JP 63-298 977 A. Two adjacent cells are separated from each other by bipolar plates. The cells are pressed together by a clamping force, whereby sufficient tightness between the adjacent frame can be ensured without the need for gluing the frame. The supply of the electrolyte liquid 40 to the cells is carried out, however, by axially aligned, tubular approaches to the frame, membranes and bipolar plates, through which the electrolyte fluids are supplied and removed. The inlets and outlets can also be integrated into the elastomer frame. However, this embodiment has the disadvantage that the supply and discharge of the electrolyte liquid to the electrodes must be realized by subsequently manufactured connection bores of the tube-45-shaped approaches to the electrodes, which requires an increased production cost. In addition, these approaches form a weak spot in the tightness of the cells when the clamping force can not be applied directly to the lugs. Due to the necessity of arranging such approaches also on the membranes and bipolar plates, such cells also have a great length, which of course has a negative effect on the size of a redox flow battery.

Andere Designs verwenden unterschiedliche zusätzliche Dichtelemente, um eine Abdichtung zwischen den Teilen einer Zelle zu bewirken. 55 Bei dem in der JP 08-007 913 A2 gezeigten Ansatz wird eine Halbzelle aus fünf Nahmen gebil- 3 AT 501 902 B1 det, wobei ein PVC-Rahmen die bipolare Platte aus Karbon beinhaltet, ein PVC-Rahmen, in dem die Elektrode angeordnet ist, zur Zu- und Abfuhr der Elektrolytflüssigkeit dient und der PVC-Rahmen mit bipolarer Platte, der PVC-Rahmen zur Zu- und Abfuhr der Elektrolytflüssigkeit und die Membran durch jeweils eine Trennplatte aus Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) getrennt 5 werden. Diese EPR-Trennplatte dient gleichzeitig auch als Dichtung zwischen den PVC-Rahmen bzw. zwischen PVC-Rahmen und Membran der Halbzelle. Durch diesen Aufbau einer Halbzelle und der Anzahl der Einzelteile wird die Konstruktion einer Zelle und damit einer Re-dox-Durchflussbatterie aufwendig. Außerdem wird dadurch der Aufwand zum Zusammenstellen einer Zelle bzw. einer ganzen Redox-Durchflussbatterie bzw. die Fehleranfälligkeit beim Zu-io sammenstellen erheblich erhöht.Other designs use different additional sealing elements to effect a seal between the parts of a cell. In the approach shown in JP 08-007 913 A2, a half cell is formed of five names, a PVC frame containing the carbon bipolar plate, a PVC frame in which the electrode is disposed is, for the supply and removal of the electrolyte liquid is used and the PVC frame with bipolar plate, the PVC frame for supply and removal of the electrolyte liquid and the membrane separated by a separating plate made of ethylene-propylene rubber (EPR) 5. At the same time, this EPR separating plate serves as a seal between the PVC frame or between the PVC frame and the membrane of the half cell. This construction of a half-cell and the number of individual parts, the construction of a cell and thus a re-dox flow battery consuming. In addition, the effort to assemble a cell or a whole redox flow battery or the susceptibility to errors in the Zu-io sammenstellen is significantly increased.

Eine weitere solche Ausführung zeigt z.B. die EP 870 342 A1, die Rahmen aus einem thermoplastischen Material (wie z.B. Polystyren, Polymethylmetacrylat oder Polycarbonat) betrifft, die Ausnehmungen und Erhebungen aufweisen, die in einer Art Nut und Federsystem zusammen-15 wirken. Die Erhebungen sind dabei etwas größer ausgeführt als die Ausnehmungen, sodass beim Zusammenpressen der deformierbaren Rahmen entlang den Ausnehmungen und Erhebungen eine Dichtung zwischen den beiden Rahmen entsteht. Diese Dichtung wird dabei natürlich notwendigerweise entlang des gesamten Umfangs eines Rahmens ausgeführt. Dieser Veröffentlichung ist jedoch nicht zu entnehmen, wie die Elektrolytflüssigkeiten in den Rahmen 20 zu- bzw. abgeführt werden.Another such embodiment shows e.g. EP 870 342 A1, which relates to frames of a thermoplastic material (such as polystyrene, polymethyl methacrylate or polycarbonate) having recesses and protrusions which cooperate in a type of tongue and groove system. The elevations are made slightly larger than the recesses, so that when compressing the deformable frame along the recesses and elevations a seal between the two frames is formed. Of course, this seal is necessarily carried out along the entire circumference of a frame. However, this publication does not disclose how the electrolyte fluids in the frame 20 are added or removed.

Andere Ausführungen verwenden O-Ringe als Dichtelemente zwischen aneinander liegenden Rahmen einer Zelle, wie z.B. in der EP 1 411 575 A1 gezeigt. Dabei werden die O-Ringe in Nuten eines PVC-Rahmes angeordnet und dichten somit zwischen zwei aneinander liegenden 25 Rahmen. Die Zu- und Abführung der Elektrolytflüssigkeiten zu den Rahmen erfolgt dabei über Kanäle in den Rahmen.Other embodiments use O-rings as sealing elements between adjacent frames of a cell, such as e.g. in EP 1 411 575 A1. The O-rings are arranged in grooves of a PVC frame and thus seal between two adjacent 25 frames. The supply and discharge of the electrolyte fluids to the frame takes place via channels in the frame.

Diesen bekannten Ausführungen eines Rahmens einer Zelle einer Redox-Durchflussbatterie mit eigenen Dichtelementen ist gemein, dass sie entweder aufwendig in der Fertigung und/oder im 30 Zusammenbau sind oder jeweils ein zusätzliches Dichtelement benötigen, was ebenfalls den Aufwand für eine solche Zelle erhöht.These known embodiments of a frame of a cell of a redox flow battery with its own sealing elements have in common that they are either expensive to manufacture and / or in the assembly or each need an additional sealing element, which also increases the cost of such a cell.

Aus der Veröffentlichung „Status of the vanadium battery development program“, Menictas C., et al, Electrica! Engineering Congress, Sydney, Australia 1994 (abrufbar unter 35 http;//www.ceic.unsw.edu.au/centers/vrb/eec94a.htm) ist wiederum ein Rahmen aus Santopre-ne (Elastomer) bekannt, der durch Spritzgießen hergestellt wird und bei dem die Stirnflächen der Rahmen gleichzeitig als Dichtflächen wirken und somit kein Verkleben oder zusätzliche Dichtungen notwendig sind. Allerdings wurde festgestellt, dass es bei solchen Rahmen hervorgerufen im Wesentlichen durch die Verformung des Rahmens beim Zusammenpressen zu 40 Dichtproblemen, insbesondere im Bereich der in den Stirnflächen angeordneten Kanäle kommen kann, was zu Querströmungen zwischen den Elektrolytflüssigkeiten oder zu einem nach außen Dringen von Elektrolytflüssigkeit führen kann. Andererseits kann es durch Verformungen auch zu einem Verengen der Kanäle kommen, was wiederum die Funktion negativ beeinträchtigen würde. Obwohl solche kleinen Leckagen oder geringfügige Verengungen der Kanäle für 45 den Betrieb der Batterie und funktionell problemlos sein können, führen diese doch zu unerwünschten Wirkungsgrad- und Leistungseinbußen. Im Extremfall, bei besonders großen Verformungen, kann es aber auch zu einem Ausfall der Batterie kommen, z.B. wenn der Kanal so weit verengt wird, dass nicht genug Elektrolytflüssigkeit durchgeleitet werden kann, oder wenn zu große Leckagen bzw. Leckagen nach außen auftreten. Dieser Artikel geht jedoch nicht auf so die Problematik der Dichtung zwischen zwei nebeneinander liegender Zellen des Reaktors, insbesondere im Bereich der bipolaren Platte ein.From the publication "Status of the vanadium battery development program", Menictas C., et al, Electrica! Engineering Congress, Sydney, Australia 1994 (available at 35 http://www.ceic.unsw.edu.au/centers/vrb/eec94a.htm) is again a frame made of santopre-ne (elastomer) known by injection molding is and in which the faces of the frame simultaneously act as sealing surfaces and thus no gluing or additional seals are necessary. However, it has been found that, in such frames caused by the deformation of the frame during compression to 40 sealing problems, especially in the region of the arranged in the end faces channels, which lead to cross flows between the electrolyte liquids or to an outward permeation of electrolyte liquid can. On the other hand, distortions can also lead to narrowing of the channels, which in turn would adversely affect the function. Although such small leaks or slight narrowing of the channels for 45 operation of the battery and can be functionally smooth, but they lead to undesirable efficiency and performance losses. In extreme cases, with particularly large deformations, but it can also lead to a failure of the battery, e.g. if the channel is narrowed enough to allow enough electrolyte fluid to pass through, or if there are too large leaks or leaks to the outside. However, this article does not address the problem of the seal between two adjacent cells of the reactor, in particular in the area of the bipolar plate.

Eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es folglich, einen kompakten Rahmen, sowie eine Zelle und einen Modul einer Redox-Durchflussbatterie anzugeben, der einfach zu fertigen 55 ist, eine einfache, sichere und rasche Montage der Rahmen zu einer Zelle bzw. zu einem Modul 4 AT 501 902 B1 einer Redox-Durchflussbatterie ermöglicht und eine verbesserte Dichtwirkung ohne Beschränkung der Funktionalität des Rahmens sicherstellt.It is therefore an object of the subject invention to provide a compact frame, as well as a cell and module of a redox flow battery which is easy to manufacture 55, a simple, safe and rapid assembly of the frames to a cell or module 4 AT 501 902 B1 allows a redox flow battery and ensures an improved sealing effect without limiting the functionality of the frame.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem in einer Stirnfläche um den Umfang der Öffnung 5 tyerum eine Vertiefung vorgesehen ist und in der Vertiefung eine Anzahl von Dichtfingern angeordnet sind, die vom Rand der Vertiefung zur Öffnung hin ausgerichtet sind. Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Dichtfinger in Gruppen angeordnet werden, wobei bevorzugt innerhalb einer Gruppe die Dichtfinger vom kürzesten zum längsten Dichtfinger geordnet angeordnet werden. In einer um den Umfang der Öffnung herum vorgesehenen Vertiefung kann io vorteilhaft eine bipolare Platte angeordnet werden. Durch die Vertiefung wird gleichzeitig eine Zentrierung der bipolaren Platte möglich, was für das Zusammenstellen der Zellen vorteilhaft ist. Durch die Anordnung einer Anzahl von Dichtfingern in der Vertiefung, die vorzugsweise teilweise unterschiedliche Längen aufweisen und die sich vom Rand der Vertiefung zur Öffnung hin erstrecken, wird weiters eine zusätzlich Dichtwirkung erzielt, da eventuelle Dimensions- oder 15 Lageungenauigkeiten der bipolaren Platte in der Vertiefung durch die unterschiedlich langen Dichtfinger ausgeglichen werden. Dadurch wird die Leistung der Batterie und insbesondere der Wirkungsgrad, im speziellen der Couloumbsche Wirkungsgrad (also wie viel Ladung in der Batterie verfügbar ist verglichen mit der Ladung, die benötigt wird, um die Batterie zu laden), der Batterie erhöht. 20This object is achieved in that a recess is provided in an end face around the circumference of the opening 5 tyerum and in the recess a number of sealing fingers are arranged, which are aligned from the edge of the recess to the opening. An advantageous arrangement results when the sealing fingers are arranged in groups, wherein preferably within a group, the sealing fingers are arranged in order from the shortest to the longest sealing finger. In a recess provided around the circumference of the opening, a bipolar plate can advantageously be arranged. By deepening a centering of the bipolar plate is possible at the same time, which is advantageous for assembling the cells. By arranging a number of sealing fingers in the recess, which preferably have partially different lengths and which extend from the edge of the recess to the opening, an additional sealing effect is further achieved because any dimension or 15 position inaccuracies of the bipolar plate in the recess the different length sealing fingers are compensated. This increases the performance of the battery, and in particular the efficiency, in particular the coulombic efficiency (ie how much charge is available in the battery compared to the charge needed to charge the battery) of the battery. 20

Durch die Anordnung des Zuführ- oder Abführkanals in der Stirnfläche, kann ein solcher Rahmen sehr einfach gefertigt werden, da dadurch die Fertigung durch ein Warmformverfahren, wie z.B. durch Spritzgießen, in einem Arbeitsgang möglich ist. Bin aulwendiges Nachbearbeiten, z.B. zum Bohren von Zuführkanälen, ist damit nicht mehr nötig, da sämtliche Merkmale des 25 Rahmens durch eine entsprechende Gestaltung z.B. der Spritzgussform verwirklicht werden können.By the arrangement of the feed or Abführkanals in the end face, such a frame can be made very easily, since this production by a thermoforming method, such. by injection molding, in one operation is possible. Ample reworking, e.g. for drilling feed channels, this is no longer necessary, since all the features of the frame 25 by a corresponding design, for. the injection mold can be realized.

Eine günstige Strömung von Elektrolytflüssigkeit durch den Rahmen kann erzielt werden, wenn in einer Stirnfläche zwei Kanäle vorgesehen sind, die im Rahmen diametral gegenüberliegend 30 angeordnet sind.A favorable flow of electrolyte fluid through the frame can be achieved if two channels are provided in one end face, which are arranged diametrically opposite one another in the frame.

Der Kanal kann versteift werden, indem zumindest eine Rippe vorgesehen wird, die den Kanal in Strömungsrichtung teilt. Damit wird einerseits verhindert, dass sich der Kanal durch den Anpressdruck verengt bzw. verwölbt, zumindest wird jedoch dieser Effekt durch die Rippe redu-35 ziert. Im Bereich der Fläche, in der die bipolare Platte den Rahmen berührt ist der Druck auf den Rahmen größer als auf die restliche Fläche des Rahmens. Die Rippe dient auch dazu, den Kanal in diesem Bereich zu stärken und zu verhindern, dass der Kanal in der Nähe der bipolaren Platte deformiert wird. 40 Die Rahmen lassen sich einfacher zu einer Zelle bzw. zu einem Modul zusammensetzen, wenn in einer Stirnfläche kein Kanal vorgesehen ist. Diese Fläche kann zudem auch zur Anordnung einer semipermeablen Membran genutzt werden.The channel may be stiffened by providing at least one rib which divides the channel in the direction of flow. This prevents on the one hand that the channel narrows or cambers due to the contact pressure, but at least this effect is reduced by the rib. In the area of the surface in which the bipolar plate touches the frame, the pressure on the frame is greater than on the remaining area of the frame. The rib also serves to strengthen the channel in this area and prevent the channel near the bipolar plate from being deformed. The frames are easier to assemble into a cell or module if there is no channel in one face. This surface can also be used to arrange a semi-permeable membrane.

Die Elektrode einer Halbzelle wird vorteilhaft in einer im Rahmen vorgesehenen Öffnung ange-45 ordnet, in die der Kanal oder die Kanäle münden. Oie Elektrode kann dabei im nicht zusammengedrückten Zustand eine größere Dicke wie der Rahmen haben, und wird durch das Zusammendrücken der Rahmen auf die im Wesentlichen gleiche Dicke wie der Rahmen zusammengedrückt. Die Elektrolytflüssigkeit kann daher durch die Kanäle einfach der Elektrode zu-bzw. abgeführt werden. 50The electrode of a half cell is advantageously arranged in an opening provided in the frame, into which the channel or channels open. The electrode in the uncompressed state can have a greater thickness than the frame, and is compressed by the compression of the frame to the substantially same thickness as the frame. The electrolyte liquid can therefore simply through the channels to the electrode to or. be dissipated. 50

Um eine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit in der Öffnung bzw. der Elektrode sicherzustellen, ist im Rahmen ein Verteilkanal vorgesehen, der sich vorzugsweise entlang einer Seite der Öffnung erstreckt und in den ein Kanal mündet und der zur Stirnseite des Rahmens hin offen ist und zur Öffnung hin eine Anzahl von Stegen aufweist. Damit wird verhindert, 55 dass die Elektrode in den Verteilkanal rutscht oder sich in den Verteilkanal hinein verformt, 5 AT 501 902 B1 womit eine ungleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit vermeiden wird. Die Stege dienen auch dazu, zu verhindern, dass Fasern aus der Elektrode in den Elektrolytflüssigkeitskreislauf gelangen, was dort zu Blockaden der Pumpen oder zum Verlegen der Leitungen bzw. von Ventilen führen könnte. 5In order to ensure a uniform distribution of the electrolyte liquid in the opening or the electrode, a distribution channel is provided in the frame, which preferably extends along one side of the opening and into which a channel opens and which is open towards the front side of the frame and towards the opening having a number of webs. This prevents 55 that the electrode slips into the distribution channel or deforms into the distribution channel, thus avoiding an uneven distribution of the electrolyte liquid. The webs also serve to prevent fibers from the electrode entering the electrolyte fluid circuit, which could lead to blockages of the pumps or laying of the lines or valves there. 5

Qie Rahmen lassen sich besonders einfach zu Zellen und Modulen zusammenstellen, wenn an den Stirnflächen eine Anzahl von Noppen und Vertiefungen angeordnet sind, die zur Ausrichtung und gleichzeitig auch zur Lagefixierung der Rahmen zueinander dienen. 10 Ein erfindungsgemäßer Rahmen kann vorteilhaft in einer Zelle oder einem Modul einer Redox-Durchflussbatterie verwendet werden.The frames are particularly easy to assemble into cells and modules if a number of nubs and depressions are arranged on the end faces, which serve to align and at the same time fix the position of the frames to one another. An inventive frame can be advantageously used in a cell or module of a redox flow battery.

Durch die Verwendung eines Elastomer als Material für den Rahmen und die besondere Gestaltung des Rahmens kann der Rahmen in einem Arbeitsschritt mit einem Warmformverfahren, 15 vorzugsweise durch Spritzgießen oder Pressformen, hergestellt werden, wodurch der Herstellungsvorgang weitestgehend vereinfacht wird und kein aufwendiges Nachbearbeiten des Rahmens mehr notwendig ist. Damit lassen sich auch die Kosten für einen solchen Rahmen bzw. einer Zelle oder einer Redox-Durchflussbatterie erheblich reduzieren. 20 Die vorliegende Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der schematischen, nicht einschränkenden Figuren 1 bis 4 beschrieben, die jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen. Dabei zeigtBy using an elastomer as the material for the frame and the special design of the frame, the frame can be manufactured in one step with a thermoforming process, preferably by injection molding or compression molding, whereby the manufacturing process is largely simplified and no costly reworking of the frame more necessary is. Thus, the cost of such a frame or a cell or a redox flow battery can be significantly reduced. The present invention will be described below with reference to the schematic, non-limiting Figures 1 to 4, each showing preferred embodiments. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rahmens in einer Grundsicht, 25 Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rahmen entlang der Linie ll-ll,1 shows a schematic representation of a frame according to the invention in a basic view, FIG. 2 shows a section through the frame according to the invention along the line II-II,

Fig. 3 eine Darstellung mehrerer nebeneinander angeordneter Zellen,3 shows a representation of several juxtaposed cells,

Fig. 4 einen Schnitt durch zwei nebeneinander liegende Rahmen während der Montage,4 shows a section through two adjacent frames during assembly,

Fig. 5 einen Reaktor einer Redox-Durchflussbatterie,5 shows a reactor of a redox flow battery,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch zwei nebeneinander liegenden Rah-30 men mit bipolarer Platte und Dichtfingem undFig. 6 is an enlarged view of a section through two adjacent Rah-30 men with bipolar plate and sealing fingers and

Fig. 7 eine Detailansicht der Dichtfinger in zwei Ansichten.Fig. 7 is a detail view of the sealing fingers in two views.

Zur Beschreibung der Merkmale eines erfindungsgemäßen Rahmens wird im Folgenden auf die Figs. 1 und 2 Bezug genommen. Der Rahmen 1 ist z.B. aus einem Elastomer, wie z.B. ein 35 polyolefinisch thermoplastisches Elastomer (TPE oder TPO), wie z.B. Santoprene, oder ein thermoplatisches Vulkanat (TPV), gefertigt, insbesondere in einem Spritzgießverfahren. Das Rahmenmaterial weist z.B. eine Härte im Bereich von 40 - 95 Shore A, bevorzugt 60 - 75 Shore A, auf. Im Rahmen 1 ist in seiner Mitte eine Öffnung 8 vorgesehen, in der eine Elektrode 20, z.B. eine Matte aus Karbonfasern, angeordnet werden kann (siehe Fig. 3). Um die 40 Öffnung 8 herum ist eine Vertiefung 7 vorgesehen, in der eine bipolare Platte 22 angeordnet werden kann (siehe Fig. 3). Ein solcher Rahmen 1 mit Elektrode 20 bildet dabei eine Halbzelle einer Zelle 30 eines Reaktors 32 einer Redox-Durchflussbatterie, wie weiter unten noch genauer beschrieben. 45 Der Rahmen 1 weist weiters durchgehende Bohrungen 2a, 3a auf, die die beiden Stirnflächen S miteinander verbinden und durch die Elektrolytflüssigkeit gepumpt wird. Die Bohrung 2a dient dabei beispielsweise als Zufuhr und die Bohrung 3a als Abfuhr für Elektrolytflüssigkeit einer Halbzelle. Eine Halbzelle wird von einer ersten Elektrolytflüssigkeit durchströmt und die benachbarte Halbzelle, die durch eine semipermeable Membran von der ersten getrennt ist (siehe 50 Fig. 3), von einer zweiten Elektrolytflüssigkeit. Diese zweite Elektrolytflüssigkeit wird durch durch den Rahmen 1 durchgehende Bohrungen 2b, 3b geführt und versorgt die benachbarte Halbzelle einer Zelle mit Elektrolytflüssigkeit.In order to describe the features of a frame according to the invention, FIGS. 1 and 2, reference is made. The frame 1 is e.g. made of an elastomer, e.g. a polyolefinic thermoplastic elastomer (TPE or TPO), e.g. Santoprene, or a thermoplastic vulcanate (TPV), manufactured, in particular in an injection molding process. The frame material has e.g. a hardness in the range of 40-95 Shore A, preferably 60-75 Shore A, on. In the frame 1 is provided in its center an opening 8 in which an electrode 20, e.g. a mat of carbon fibers, can be arranged (see Fig. 3). Around the opening 40 there is provided a recess 7 in which a bipolar plate 22 can be arranged (see FIG. 3). Such a frame 1 with electrode 20 forms a half cell of a cell 30 of a reactor 32 of a redox flow battery, as described in more detail below. 45 The frame 1 further has through holes 2a, 3a, which connect the two end faces S together and is pumped through the electrolyte liquid. The bore 2a serves, for example, as a supply and the bore 3a as a discharge for the electrolyte liquid of a half-cell. A half cell is traversed by a first electrolyte liquid and the adjacent half cell, which is separated from the first by a semipermeable membrane (see Fig. 50 Fig. 3), by a second electrolyte liquid. This second electrolyte liquid is passed through bores 2b, 3b passing through the frame 1 and supplies the adjacent half cell of a cell with electrolyte liquid.

In einer Stirnfläche S des Rahmens 1, die zumindest teilweise auch Dichtfläche ist, ist ein Kanal 55 4, 5 angeordnet, wobei ein Kanal 4 mit einem Ende mit der Zuführbohrung 2a verbunden ist und 6 AT 501 902 B1 einen Zuführkanal bildet. Der Kanal 4, 5 kann auch im als Dichtfläche vorgesehenen Teil der Stirnfläche S angeordnet sein. Bevorzugt kann auch die gesamte Stirnfläche S Dichtfläche sein. Der Kanal 4 ist zur Stirnfläche S hin offen und erstreckt sich in einer Ebene parallel zur Stirnfläche S. Der zweite Kanal 5 ist diametral gegenüber angeordnet und bildet den Abführkanal für 5 die Halbzelle. Die nachfolgende Beschreibung des Zuführkanals 4 gilt folglich auch für den Abführkanal 5 gleichermaßen. Der Zuführkanal 4 mündet mit seinem anderen Ende in einen Verteilkanal 9, der entlang einer Seite der Öffnung 8 angeordnet ist und der zur Öffnung 8 hin durch mehrere Stege 10 begrenzt ist, die sich bevorzugt vom Boden des Verteilkanals 9 bis zur Oberkante der Vertiefung 7 erstrecken. Die Stege 10 sollen dabei im Wesentlichen verhindern, io dass die Elektrode in den Verteilkanal 9 rutscht oder in diesen hineinverformt wird, was eine ungleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit bewirken würde, und um zu verhindern, dass aus der Elektrode ausgeschwemmte Fasern in den Elektrolytflüssigkeitskreislauf gelangen.In a face S of the frame 1, which is at least partially sealing surface, a channel 55 4, 5 is arranged, wherein a channel 4 is connected at one end to the feed hole 2a and 6 AT 501 902 B1 forms a feed channel. The channel 4, 5 can also be arranged in the intended as a sealing surface part of the end face S. Preferably, the entire end face S may be sealing surface. The channel 4 is open to the end face S and extends in a plane parallel to the end face S. The second channel 5 is arranged diametrically opposite and forms the discharge channel for 5, the half-cell. The following description of the feed channel 4 consequently also applies to the discharge channel 5 equally. The feed channel 4 opens at its other end into a distribution channel 9 which is arranged along one side of the opening 8 and which is delimited by an opening 8 towards several webs 10, which preferably extend from the bottom of the distribution channel 9 to the upper edge of the recess 7 , In this case, the webs 10 are intended to substantially prevent the electrode from slipping into or being deformed into the distribution channel 9, which would cause an uneven distribution of the electrolyte fluid, and to prevent fibers washed out of the electrode from entering the electrolyte fluid circuit.

Im Mündungsbereich des Zuführkanals 4 (bzw. des Abführkanals 5) in den Verteilkanal 9 ist 15 eine Rippe 6 angeordnet, die den Zuführkanal 4 in Strömungsrichtung teilt und die sich bevorzugt vom Boden des Kanals 4, 5 bis zur Stirnfläche S erstreckt. Der Zuführkanal 4 kann im Bereich der Rippe 6 etwas breiter sein, um einen gleich bleibenden Strömungsquerschnitt zu erreichen. Die Rippe 6 dient hauptsächlich dazu, den Kanal 4, 5 im Mündungsbereich steifer zu machen, damit sich dieser beim aneinander Pressen zweier benachbarter Halbzellen einer 20 Zelle, und insbesondere auch im Bereich der bipolaren Platte zwischen zwei benachbarten Zellen, nicht (zu stark) verformt, was im schlimmsten Fall dazu führen könnte, dass der Kanal 4 verschlossen wird oder der Strömungsquerschnitt so weit eingeschränkt wird, dass nicht mehr ausreichend Elektrolytflüssigkeit zu- bzw. abgeführt werden kann. Durch den wirkenden Anpressdruck kann sich der Rahmen im Bereich des Kanals 4, 5 aber andererseits auch verwöl-25 ben, was dazu führen kann, dass an dieser Stelle der Rahmen 1 undicht wird und Elektrolytflüssigkeit vom Kanal 4, 5 ausströmt. Auch dieser negative Effekt wird durch die Anordnung einer Rippe 6 im Kanal 4, 5 verbessert. Obwohl grundsätzlich beliebig viele Rippen im Kanal 4, 5 angeordnet sein können, ist bevorzugt eine Rippe 6 im Kanal 4, 5 angeordnet, da bei mehreren Rippen 6 der Strömungswiderstand ansteigt. Wenn kein Verteilkanal 9 vorgesehen ist, mündet 30 der Kanal 4, 5 natürlich direkt in die Öffnung 8.In the mouth region of the feed channel 4 (or the discharge channel 5) in the distribution channel 9 15 a rib 6 is arranged, which divides the feed channel 4 in the flow direction and preferably from the bottom of the channel 4, 5 extends to the end face S. The feed channel 4 may be slightly wider in the region of the rib 6 in order to achieve a constant flow cross section. The rib 6 serves mainly to make the channel 4, 5 stiffer in the mouth region, so that it does not deform (too strongly) when juxtaposing two adjacent half-cells of a cell, and in particular in the region of the bipolar plate between two adjacent cells , which in the worst case could lead to the channel 4 being closed or the flow cross-section being restricted so much that it is no longer possible to supply or remove sufficient electrolyte fluid. By the effective contact pressure, the frame in the region of the channel 4, 5 but on the other hand verwöl 25 ben, which can lead to the fact that at this point the frame 1 is leaking and electrolytic fluid from the channel 4, 5 flows out. This negative effect is also improved by the arrangement of a rib 6 in the channel 4, 5. Although basically any number of ribs in the channel 4, 5 can be arranged, a rib 6 is preferably arranged in the channel 4, 5, since with several ribs 6, the flow resistance increases. If no distribution channel 9 is provided, the channel 4, 5 naturally opens directly into the opening 8.

Der Kanal 4, 5 kann auch einen abgerundeten Boden (z.8. halbkreisförmig) aufweisen, wodurch Deformationen des Kanals 4, 5 wenn die Rahmen 1 zusammengepresst werden verringert bzw. vermieden werden. 35The channel 4, 5 can also have a rounded bottom (eg semicircular), whereby deformations of the channel 4, 5 when the frames 1 are pressed together are reduced or avoided. 35

Die Elektrolytflüssigkeit wird also über die Zuführbohrung 2a zugeführt, gelangt von dort über den Zuführkanal 4 in den Verteilkanal 9 und weiter zur in der Öffnung 8 angeordneten Elektrode 20. Die Elektrolytflüssigkeit strömt durch die Elektrode 20, wird an der gegenüberliegenden Seite über einen weiteren Verteilkanal 9 gesammelt und wird über den Abführkanal 5 und der 40 Abführbohrung 3a wieder abgeführt.The electrolyte liquid is thus supplied via the supply bore 2a, from there via the feed channel 4 into the distribution channel 9 and on to the opening 8 arranged in the electrode 20. The electrolyte liquid flows through the electrode 20, is on the opposite side via a further distribution channel. 9 collected and discharged via the discharge channel 5 and the discharge hole 3a 3a again.

In der Vertiefung 7 ist weiters eine Anzahl von Dichtfingern 11 angeordnet, deren Funktion weiter unten mit Referenz auf Fig. 4 näher beschrieben wird. 45 Um das Aneinanderreihen mehrerer solcher Rahmen 1 zu Zellen und zu Modulen einer Redox-Durchflussbatterie zu erleichtern, sind weiters am Rahmen 1 eine Reihe von von den Stirnflächen S abstehenden Noppen 12, 14 und zugehörige in die Stirnflächen eingearbeiteten Ausnehmungen 13, 15 vorgesehen, die somit eine einfache Zentrierung der bipolaren Platten 22 und zweier benachbarter Rahmen 1 und/oder von Teilen einer Halbzelle und dem Rahmen 1 so ermöglichen.In the recess 7, a number of sealing fingers 11 is further arranged, whose function will be described below with reference to FIG. 4 in more detail. In order to facilitate the juxtaposition of several such frame 1 to cells and to modules of a redox flow battery, a number of projecting from the end faces S nubs 12, 14 and associated in the end surfaces recesses 13, 15 are further provided on the frame 1, the thus allow easy centering of the bipolar plates 22 and two adjacent frame 1 and / or parts of a half-cell and the frame 1 so.

Die den Kanälen 4, 5 abgewandte Stirnseite des Rahmens 1 ist hier, mit Ausnahme von -eventuell vorhandenen Noppen 12, 14 oder Ausnehmungen 13, 15, im Wesentlichen glatt ausgeführt. 55 7 AT 501 902 B1The channels 4, 5 facing away from the end face of the frame 1 is here, with the exception of -eventuell existing nubs 12, 14 or recesses 13, 15, executed substantially smooth. 55 7 AT 501 902 B1

Es ist aber im Rahmen der Erfindung selbstverständlich möglich, die Kanäle 4, 5, die Bohrungen 2, 3 und die Verteilkanäle 9 auch an anderen Stellen anzuordnen oder anders als oben beschrieben auszuführen. 5 Durch diese besondere Ausgestaltung eines Rahmens 1, insbesondere der Anordnung der Kanäle 4, 5, und des gewählten Materials, nämlich ein Elastomer, kann ein solcher Rahmen in einem Arbeitsschritt in einem Warmformverfahren, wie z.B. durch Spritzgießen, hergestellt werden. Eine aufwendige Nachbearbeitung des Rahmens 1 ist nicht mehr erforderlich. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung. 10However, it is within the scope of the invention of course possible to arrange the channels 4, 5, the holes 2, 3 and the distribution channels 9 at other locations or perform differently than described above. By virtue of this particular embodiment of a frame 1, in particular the arrangement of the channels 4, 5, and of the chosen material, namely an elastomer, such a frame can be manufactured in one working step in a thermoforming process, e.g. by injection molding. A complex post-processing of the frame 1 is no longer necessary. This allows a particularly simple and inexpensive production. 10

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Reaktors 32 einer Redox-Durchflussbatterie mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Zellen 30 dargestellt. Die Zellen 30 bestehen jeweils aus zwei Halbzellen, die von einem Rahmen 1 und einer darin angeordneten Elektrode 20 gebildet werden. Die Elektrode 20 kann dabei dicker sein als der Rahmen 1 und wird durch das Zusam-15 mendrücken der Halbzellen komprimiert. Da auch zwischen den beiden Halbzellen auch noch die bipolare Platte 22 angeordnet ist, wird die Elektrode 20 auf eine Dicke zusammengedrückt, die um die Hälfte der Dicke der bipolaren Platte 22 kleiner ist, als die Dicke des Rahmens 1. Die zwei Halbzellen einer Zelle 30 sind durch eine semipermeable Membran 24, typischerweise eine lon-Austauschmembran (entweder Kation- oder Anion-Austausch Membran, z.B. Nation 20 115), voneinander getrennt. Zwei benachbarte Zellen 30 sind jeweils durch eine bipolare Platte 22 voneinander getrennt. Die Dichtung zwischen zwei benachbarten Rahmen 1 bzw. zwischen Rahmen 1 und semipermeabler Membran 24 erfolgt über die Stirnflächen der Rahmen 1, die zumindest teilweise als Dichtflächen dienen. Mehrere solcher Zellen 30 ergeben einen Reaktor (Modul) 32 einer Redox-Durchflussbatterie. Die beiden Elektrolytflüssigkeiten mit unterschiedli-25 ehern Ladungszustand werden über Bohrungen 2, 3 zugeführt und wie oben beschrieben durch die Zellen 30 durchgeführt, wodurch es wie hinlänglich bekannt durch elektro-chemische Vorgänge zur Erzeugung von elektrischem Strom kommt bzw. die Batterie oder genauer die Elektrolytflüssigkeiten wieder aufgeladen werden. 30 Der Montagevorgang des Reaktors 32 wird durch die Noppen 12, 14 und den zugehörigen Ausnehmungen 13, 15 wesentlich vereinfacht, da die Elektroden 20 im nicht komprimierten Zustand dicker sind als die Rahmen, wie in Fig. 4 angedeutet. Wenn der Reaktor 32 zusammengestellt wird, sitzen die Rahmen 1 über die Vertiefungen 13,15 auf den Noppen 12,14 der benachbarten Rahmen 1 auf und die bipolaren Platten 22 sitzen auf den Elektroden 20 der 35 benachbarten Rahmen 1 auf. Die Noppen 14 helfen in diesem Zustand darüber hinaus die bipolaren Platten 22 relativ zu den Rahmen 1 auszurichten und in eine Lage zu bringen, damit diese im zusammengepressten Zustand in der Vertiefung 7 zu liegen kommen. Alle Teile des Reaktors 32 sind somit zueinander ausgerichtet und behalten beim Zusammendrücken ihre Lage zueinander, wodurch die Montage des Reaktors 32 wesentlich erleichtert wird. 40FIG. 3 shows a section of a reactor 32 of a redox flow battery with a number of cells 30 arranged next to one another. The cells 30 each consist of two half-cells, which are formed by a frame 1 and an electrode 20 disposed therein. The electrode 20 may be thicker than the frame 1 and is compressed by the compression of the half cells. Since the bipolar plate 22 is also arranged between the two half-cells, the electrode 20 is compressed to a thickness which is smaller by half the thickness of the bipolar plate 22 than the thickness of the frame 1. The two half-cells of a cell 30 are separated by a semipermeable membrane 24, typically an ion exchange membrane (either cation or anion exchange membrane, eg, Nation 20 115). Two adjacent cells 30 are each separated by a bipolar plate 22. The seal between two adjacent frame 1 or between frame 1 and semi-permeable membrane 24 via the end faces of the frame 1, which serve at least partially as sealing surfaces. Several such cells 30 provide a reactor (module) 32 of a redox flow battery. The two electrolytic liquids of different charge state are supplied via bores 2, 3 and carried out by the cells 30 as described above, whereby as is well known by electro-chemical processes for the production of electric current or the battery or more precisely the electrolyte fluids be recharged. The assembly process of the reactor 32 is substantially simplified by the nubs 12, 14 and the associated recesses 13, 15, since the electrodes 20 in the uncompressed state are thicker than the frames, as indicated in Fig. 4. When the reactor 32 is assembled, the frames 1 sit over the recesses 13,15 on the nubs 12,14 of the adjacent frame 1 and the bipolar plates 22 sit on the electrodes 20 of the 35 adjacent frame 1 on. The knobs 14 also help in this state to align the bipolar plates 22 relative to the frame 1 and to bring into a position so that they come to rest in the depression 7 in the compressed state. All parts of the reactor 32 are thus aligned with each other and retain their position when pressed together, whereby the assembly of the reactor 32 is substantially facilitated. 40

Die Zellen 30 eines Reaktors 32 werden dabei zwischen zwei starre Endplatten 46 angeordnet und durch Spannmittel 28, wie z.B. durchreichende Bolzen 40, die mittels Muttem 42, Beilag-scheiben 43 und Federn 41 verspannt werden, aneinander gepresst, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt. Im in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist an den Endplatten 46 ein elektrischer Anschluss 45 48 vorgesehen, über den die Batterie mit einem externen Stromkreis verbunden werden kann.The cells 30 of a reactor 32 are thereby placed between two rigid end plates 46 and driven by tensioning means 28, e.g. passing through bolts 40, which are braced by Muttem 42, shims 43 and springs 41, pressed together, as shown in Fig. 5 schematically. In the example shown in Fig. 6, an electrical connection 45 48 is provided on the end plates 46, via which the battery can be connected to an external circuit.

Weiters sind an den Endplatten Anschlüsse 47 für die Zu- und Abführung der Elektrolytflüssigkeit vorgesehen. Die beiden Endplatten 46 sind weiters zwischen zwei Druckplatten 45 angeordnet, die durch die federbelasteten Bolzen 40 zusammengedrückt werden. Selbstverständlich kann auch jedes andere geeignete Spannmittel eingesetzt werden. 50Furthermore, 47 are provided for the supply and discharge of the electrolyte liquid at the end plates. The two end plates 46 are further arranged between two pressure plates 45, which are compressed by the spring-loaded pin 40. Of course, any other suitable clamping means can be used. 50

Da die Rahmen 1 bevorzugt aus Elastomeren gefertigt werden und folglich elastisch sind, wird bei einem ausreichenden Druck die Dichtheit zwischen den Rahmen 1 bzw. Zellen 30 sichergestellt. Es sind folglich keine zusätzlichen Dichtmittel oder ein Verkleben der Rahmen 1 notwendig, sondern die Dichtung erfolgt ausschließlich über die Stirnflächen S der Rahmen 1. Die 55 Bolzen 40 können dabei durch Bohrungen in den Rahmen 1 durchgeführt sein, oder können 8 AT 501 902 B1 auch außerhalb der Rahmen 1 oder in seitlichen Ausnehmungen der Rahmen 1 angeordnet sein. Es sollte nur darauf geachtet werden, dass ein gleichmäßiger Druck auf die Zellen 30 ausgeübt werden kann. 5 dadurch, dass die Rahmen 1 aus Elastomeren gefertigt werden, kommt es aber auch zu einem Setzen der Rahmen 1 unter Druck, wodurch die Dichtheit der Rahmen 1 untereinander abnehmen kann. Um dies zu verhindern, kann auch ein Anschlag bzw. Abstandshalter 44 vorgesehen sein, der ein Setzen der Rahmen 1 über ein bestimmtes Maß hinaus unterbindet, was dazu führen könnte, dass die Strömungskanäle 4, 5, 9 im Rahmen 1 für ein ordnungsgemäßen Funk-io tionieren der Batterie zu eng werden. Verwendet werden kann z.B. ein PVC Abstandhalter 44, der um die elastomeren Rahmen 1 angeordnet sein kann. . Die jeweils äußersten Halbzellen des Reaktors 32 können weiters Mittel aufweisen, mit denen der Reaktor elektrisch mit einem externen Stromkreis verbunden werden kann. Außerdem 15 können starre Elektrolytflüssigkeits-Zuführungsplatten mit Anschlüssen {z.B. Schraubgewinde) für die Elektrolytflüssigkeits-Leitungen (z.B. PVC-Rohre) vorgesehen sein, um den Reaktor 32 mit dem externen Flüssigkeitskreislauf der Redox-Durchflussbatterie zu verbinden.Since the frames 1 are preferably made of elastomers and are therefore elastic, the tightness between the frame 1 or cells 30 is ensured at a sufficient pressure. Consequently, no additional sealing means or gluing of the frame 1 are necessary, but the sealing takes place exclusively via the end faces S of the frames 1. The 55 bolts 40 can be made through holes in the frame 1, or can also be made be arranged outside the frame 1 or in lateral recesses of the frame 1. Care should only be taken that a uniform pressure can be exerted on the cells 30. 5 in that the frame 1 are made of elastomers, but it also comes to a setting of the frame 1 under pressure, whereby the tightness of the frame 1 can decrease each other. In order to prevent this, it is also possible to provide a stop or spacer 44 which prevents a setting of the frame 1 beyond a certain extent, which could lead to the flow channels 4, 5, 9 in the frame 1 for a proper radio transmission. io make the battery too tight. It can be used e.g. a PVC spacer 44 which may be disposed about the elastomeric frames 1. , The outermost half-cells of the reactor 32 may further comprise means by which the reactor can be electrically connected to an external circuit. In addition, rigid electrolyte fluid supply plates having ports {e.g. Screw thread) for the electrolyte liquid lines (e.g., PVC pipes) to connect the reactor 32 to the external liquid circuit of the redox flow battery.

Die beiden Elektrolytflüssigkeiten werden dabei wie hinlänglich bekannt in zwei Tanks gespei-20 chert und über Leitungen dem Reaktor (Modul) der Redox-Durchflussbatterie zu- bzw. abgeführt. Solche Anordnungen sind vielfach bekannt, weshalb darauf hier nicht im Detail eingegangen wird.As is well known, the two electrolyte liquids are stored in two tanks and supplied via lines to the reactor (module) of the redox flow battery. Such arrangements are widely known, which is why will not be discussed in detail here.

Die bipolare Platte 22, die in der Vertiefung 7 angeordnet ist, bzw. der Rahmen 1 mit Vertiefung 25 7 können mit vertretbarem Aufwand nicht so exakt gefertigt werden, dass diese genau zusam menpassen. Es würde daher immer ein kleiner Spalt 50 zwischen bipolarer Platte 22 in der Vertiefung 7 und dem Rahmen 1 entstehen, durch den Elektrolytflüssigkeit fließen kann, wie in Fig. 6a angedeutet. Dadurch würde um die bipolare Platte 22 eine Undichtheit zwischen den beiden Halbzellen entstehen und die beiden Elektrolytflüssigkeiten könnten sich, wenn auch nur 30 in geringem Ausmaß, vermischen, was zu einem Wirkungsgradverlust (insbesondere des Cou-lombschen Wirkungsgrades) und einer Leistungseinbuße der Batterie führen würde. Um dies zu verhindern, ist wie in Fig. 6b gezeigt in der Vertiefung 7 eine Anzahl von Dichtfingern 11, zumindest ein bevorzugt aber mehrere Dichtfinger 11, vorgesehen, die vom Boden der Vertiefung 7, vorzugsweise bis zur Stirnfläche S, und vom Rand der Vertiefung 7 zur Öffnung 8 hin abste-35 hen, wie in Fig. 7 im Detail gezeigt. Die Dichtfinger 11 sind hier in Gruppen von mehreren Dicht fingern 11 angeordnet, wobei die einzelnen Dichtfinger 11 einer Gruppe unterschiedliche Längen aufweisen, womit gewissen Dimensions- oder Lageungenauigkeiten der bipolaren Platte 22 bzw. des Rahmens 1 Rechnung getragen wird. Die Dichtfinger 11 einer Gruppe können vom kürzesten zum längsten geordnet angeordnet sein. In Fig. 6b ist ein Schnitt durch zwei neben-40 einander liegende Rahmen 1 mit Vertiefung 7 dargestellt. In der Vertiefung 7 ist eine bipolareThe bipolar plate 22, which is arranged in the recess 7, or the frame 1 with recess 25 7 can not be made so precisely with reasonable effort that they fit together men exactly. It would therefore always arise a small gap 50 between bipolar plate 22 in the recess 7 and the frame 1, can flow through the electrolyte fluid, as indicated in Fig. 6a. This would create a leakage between the two half-cells around the bipolar plate 22 and the two electrolyte fluids could mix, albeit only slightly, resulting in a loss of efficiency (in particular Cou-lomb's efficiency) and a loss of performance of the battery , To prevent this, as shown in Fig. 6b in the recess 7, a number of sealing fingers 11, at least one but preferably a plurality of sealing fingers 11, provided from the bottom of the recess 7, preferably to the end face S, and from the edge of the recess 7 to the opening 8 down, as shown in Fig. 7 in detail. The sealing fingers 11 are arranged here in groups of several sealing fingers 11, wherein the individual sealing fingers 11 of a group have different lengths, which certain dimensional or positional inaccuracies of the bipolar plate 22 and the frame 1 is taken into account. The sealing fingers 11 of a group can be arranged arranged from the shortest to the longest. In Fig. 6b is a section through two adjacent frame 40 lying one another with recess 7 is shown. In the recess 7 is a bipolar

Platte 22 angeordnet. Die Rahmen 1 sind hier nicht exakt zueinander ausgerichtet, wie in Fig. 6b angedeutet, und die Dimension bzw. die Lage der bipolaren Platte 22 stimmt nicht genau mit der Vertiefung 7 überein, ist hier also zu klein bzw. verschoben. Um den dadurch entstehenden Spalt 50 zwischen bipolarer Platte 22 und den beiden benachbarten 'Rahmen 1 45 zweier benachbarter Zellen 30 weitestgehend zu verschließen, ist die Randfläche 52 der bipolaren Platte 22 von beiden Seiten abgeschrägt. Vorteilhaft sind die Dichtfinger 11 an allen vier Seiten der Vertiefung 7 angeordnet und die bipolare Platte 22 weist an allen vier Randflächen 52 eine doppelte Schräge auf. Die schrägen Flächen wirken mit den Dichtfingem 11 der beiden Rahmen 1 zusammen und verformen die Dichtfinger 11 zumindest teilweise und verschließen so somit den entstandenen Spalt bzw. engen diesen soweit-ein, dass eine mögliche geringfügige Leckagemenge kein Problem mehr darstellt. Obwohl dies aufgrund der bevorzugt elastischen Dichtfinger 11 grundsätzlich auch mit bipolaren Platten 22 mit geraden Randflächen möglich wäre, ist es vorteilhaft, den Rand der bipolaren Platte 22 abzuschrägen, da dann mögliche größere Verformungen des Rahmens 1 in diesem Bereich vermieden werden können, was 55 wiederum zu UndichtheitssteHen führen könnte. Durch die unterschiedlich langen Dichtfinger 11Plate 22 is arranged. The frame 1 are not exactly aligned with each other here, as indicated in Fig. 6b, and the dimension or the position of the bipolar plate 22 does not match exactly with the recess 7, so here is too small or moved. In order to close as far as possible the resulting gap 50 between the bipolar plate 22 and the two adjacent frames 1 45 of two adjacent cells 30, the edge surface 52 of the bipolar plate 22 is chamfered from both sides. Advantageously, the sealing fingers 11 are arranged on all four sides of the recess 7 and the bipolar plate 22 has on all four edge surfaces 52 a double slope. The oblique surfaces cooperate with the sealing fingers 11 of the two frames 1 and deform the sealing fingers 11 at least partially and thus thus closing the resulting gap or narrow this far-a that a possible small amount of leakage is no longer a problem. Although this would in principle be possible with bipolar plates 22 with straight edge surfaces due to the preferably elastic sealing fingers 11, it is advantageous to make the edge of the bipolar plate 22 beveled, since then possible larger deformations of the frame 1 in this area can be avoided, which in turn 55 could lead to leakage. Due to the different length sealing fingers 11

Claims

9 AT 501 902 B1 of a group ensures that at least one sealing finger 11 cooperates with one of the inclined surfaces 52. Since the sealing fingers 11 are also elastic when using an elastomer as the material for the frame 1, they deform under the contact pressure acting on the frame 1 and adapt to the gap or oblique edge surface 52 of the bipolar plate 22. whereby the sealing effect is increased. 1. Frame for a cell of a reactor of a redox flow battery, wherein the frame (1) has two end faces (S), which are at least partially formed as sealing surfaces, in at least one end face (S) has a channel (4, 5 ) is provided for supplying or discharging liquid to the cell and in the frame (1) an opening (8) is provided, into which the channel (4, 5) opens, characterized in that in an end face (S) around the circumference of the opening (8) around a recess (7) is provided and in the recess (7) a number of sealing fingers (11) are arranged, which are aligned from the edge of the recess (7) to the opening (8). 20

2. Frame according to claim 1, characterized in that the sealing fingers (11) partially have different lengths.

3. Frame according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing fingers (11) are arranged in 25 groups of a plurality of individual sealing fingers (11).

4. Frame according to claim 3, characterized in that the sealing fingers (11) of a group have different lengths and arranged from the shortest to the longest sealing finger (11) arranged. 30

5. Frame according to one of claims 1 to 4, characterized in that in an end face (S) two channels (4, 5) are provided, which vorzusgweise in the frame (1) are arranged diametrically opposite one another.

6. Frame according to claim 1 or 5, characterized in that in the channel (4, 5), preferably, in the mouth region of the channel (4, 5), at least one rib (6) is provided, deri the channel (4, 5) shares in the flow direction.

7. Frame according to one of claims 1 to 6, characterized in that a Stimflä- surface (S) without channel (4, 5) is executed.

8. Frame according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the frame (1) a distribution channel (9) is provided, in which a channel (4, 5) opens and the end face (S) of the frame (1) and is open to the opening (8). 45

9. Frame according to claim 8, characterized in that in the distribution channel (9) to the opening (8) out a number of webs (10) are arranged.

10. Frame according to claim 8 or 9, characterized in that the distribution channel (9) extends along one side of the opening (8).

11. Frame according to one of claims 1 to 10, characterized in that at the end faces (S) a number of nubs (12,14) and depressions (13,15) are arranged.

12. Cell of a reactor of a redox flow battery consisting of two side by side 1 Ο ΑΤ 501 902 Β1 lying half cells, each half cell is formed from a respective frame (1) having an opening (8), in each of which an electrode (20 ) is arranged and the half-cells at least in the region of the opening (8) by a semi-permeable membrane (24) are separated and wherein the frame (1) each have two end faces (S), which are at least partially 5 as sealing surfaces and the two together lying half-cells are sealed only by the two sealing surfaces and wherein the frame (1) are designed according to one of claims 1 to 11.

13. Reactor of a redox flow battery consisting of a number of cells (30), which io arranged side by side and separated by bipolar plates (22), where each cell (30) consists of two adjacent half-cells and each half-cell from each a frame (1) is formed, which has an opening (8), in each of which an electrode (20) is arranged and the half-cells at least in the region of the opening (8) by a semi-permeable membrane (24) are separated and between two adjacent 15 cells (30) a bipolar plate <22) is provided, which is arranged in the recesses (7) of the two adjacent frames (1) and the frame (1) are designed according to one of claims 1 to 11.

14. Reactor according to claim 13, characterized in that the bipolar plate (22) beveled on a 20 edge surface (52), preferably double beveled, is.

15. A method for producing a frame according to one of claims 1 to 11 for a cell (30) of a reactor of a redox flow battery, wherein the frame (1) in one step with a thermoforming method, preferably by injection molding or compression molding 25 made and wherein in a around an opening (8) in the frame (1) arranged around recess (7), a number of sealing fingers (11) are formed. For this purpose 5 sheets of drawings 30 35 40 45 50 55